2019高考化學(xué)三輪沖刺 大題提分 大題精做7 電解工藝流程.docx
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大題精做七 電解工藝流程 精選大題 1.焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?;卮鹣铝袉栴}: (1)生產(chǎn)Na2S2O5,通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式__________。 (2)利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為: ` ①pH=4.1時(shí),Ⅰ中為__________溶液(寫化學(xué)式)。 ②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是__________。 (3)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為_____________。電解后,_____________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5。 (4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測(cè)定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時(shí),取50.00 mL葡萄酒樣品,用0.01000molL?1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn),消耗10.00mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為_____________,該樣品中Na2S2O5的殘留量為____________gL?1(以SO2計(jì))。 【解析】(1)亞硫酸氫鈉過飽和溶液脫水生成焦亞硫酸鈉,根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的方程式為2NaHSO3===Na2S2O5+H2O;(2)①碳酸鈉飽和溶液吸收SO2后的溶液顯酸性,說明生成物是酸式鹽,即Ⅰ中為NaHSO3;②要制備焦亞硫酸鈉,需要制備亞硫酸氫鈉過飽和溶液,因此工藝中加入碳酸鈉固體、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3過飽和溶液;(3)陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),陽極區(qū)是稀硫酸,氫氧根放電,則電極反應(yīng)式為2H2O-4e?===4H++O2↑。陽極區(qū)氫離子增大,通過陽離子交換膜進(jìn)入a室與亞硫酸鈉結(jié)合生成亞硫酸鈉。陰極是氫離子放電,氫氧根濃度增大,與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉,所以電解后a室中亞硫酸氫鈉的濃度增大。(4)單質(zhì)碘具有氧化性,能把焦亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉,反應(yīng)的方程式為S2O+2I2+3H2O===2SO+4I?+6H+;消耗碘的物質(zhì)的量是0.0001mol,所以焦亞硫酸鈉的殘留量(以SO2計(jì))是0.0001mol64g/mol0.05L=0.128g/L。 【答案】(1)2NaHSO3===Na2S2O5+H2O (2) NaHSO3得到NaHSO3過飽和溶液 (3) 2H2O-4e?===4H++O2↑ a (4)S2O+2I2+3H2O===2SO+4I?+6H+ 0.128 1.(2018云南昆明市診斷理綜)高錳酸鉀是一種重要的氧化劑,在消毒殺菌等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室以固體堿熔氧化法制備高錳酸鉀,其部分流程如下: 回答下列問題: (1)為提高第③步的浸出速率,可采取的措施之一是______________________________ (2)第④步通入CO2,將溶液的pH調(diào)至10~11時(shí),K2MnO4完全轉(zhuǎn)化為KMnO4和MnO2。第①步堿熔時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。 (3)第⑥步母液中主要含有的溶質(zhì)一定有K2CO3、KCl和________。該流程中,除了濃縮結(jié)晶的母液之外,還可以循環(huán)使用的物質(zhì)是___________。 (4)工業(yè)上可采用如圖所示裝置電解K2MnO4溶液制備KMnO4。 ①b是直流電源的________極 ②該裝置中的離子交換膜是________交換膜(填“陰離子”或“陽離子”) ③電解時(shí)陽極的電極反應(yīng)式是________________。 ④與“固體堿熔氧化法”相比,“電解法”的優(yōu)點(diǎn)是________________________。 【解析】在堿性條件下氯酸鉀與二氧化錳加熱熔融發(fā)生氧化還原反應(yīng),二氧化錳被氧化成錳酸鉀,溶于水得墨綠色K2MnO4溶液,K2MnO4溶液中通入CO2使MnO發(fā)生歧化反應(yīng),生成MnO和MnO2,趁熱過濾除去二氧化錳,得高錳酸鉀溶液,冷卻結(jié)晶得高錳酸鉀晶體,(1)攪拌、適當(dāng)升溫、將廢渣碾細(xì)成粉末等均可加快反應(yīng)速率,所以為提高第③步的浸出速率,可采取的措施有將熔融物粉碎、不斷攪拌、適當(dāng)加熱等,故答案為:不斷攪拌或適當(dāng)加熱。(2)由題意可知,KOH、KClO3、MnO2共熔制得綠色K2MnO4,發(fā)生反應(yīng)方程式為:KClO3+ 3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O,故答案為:3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O。(3)第⑥步母液中主要含有的溶質(zhì)一定有K2CO3、KCl和KMnO4,除了濃縮結(jié)晶的母液之外,還可以循環(huán)使用的物質(zhì)是MnO2,故答案為:KMnO4;MnO2。(4)①由圖可知,MnO應(yīng)該在陽極失電子生成MnO,所以a是直流電源的正極,b是直流電源的負(fù)極,故答案為:負(fù)。②由圖可知,陰極區(qū)的電極反應(yīng)式為2H++2e?===H2↑,陰極區(qū)OH?濃度增大,稀KOH變?yōu)闈釱OH,該裝置中的離子交換膜應(yīng)是陽離子交換膜,允許陽離子K+通過,故答案為:陽離子。③電解時(shí)陽極的MnO的放電能力強(qiáng)于OH?,故陽極的電極反應(yīng)式為:MnO-e?===MnO,故答案為:MnO-e?===MnO。④與“固體堿熔氧化法”相比,“電解法”的優(yōu)點(diǎn)是原料利用率高,產(chǎn)品更純凈,答案為:原料利用率高,產(chǎn)品更純凈。 【答案】(1)不斷攪拌或適當(dāng)加熱 (2) KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O (3) KMnO4 MnO2 (4) 負(fù)陽離子 MnO-e?===MnO原料利用率高,產(chǎn)品更純凈 2.(2018四川自貢診斷理綜)工業(yè)上,以鈦鐵礦為原料制備二氧化鈦的工藝流程如下圖所示。鈦鐵礦主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3),其中一部分Fe2+在風(fēng)化過程中會(huì)轉(zhuǎn)化為+3價(jià)。 已知:TiO(OH)2(即H2TiO3)為兩性氫氧化物 (1)步驟②中,發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為__________。 (2)步驟③中,實(shí)現(xiàn)混合物的分離是利用物質(zhì)的__________填字母序號(hào))。 A.熔沸點(diǎn)差異 B.溶解性差異 C.氧化性、還原性差異 (3)步驟②、③、④中,均需用到的操作是__________(填操作名稱)。 (4)請(qǐng)結(jié)合化學(xué)用語,用化學(xué)平衡理論解釋步驟④中將TiO2+轉(zhuǎn)化為H2TiO3的原理:__________。 (5)上述工藝流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是__________ (6)研究發(fā)現(xiàn),可以用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質(zhì),利用如圖所示裝置獲得金屬鈣,并以鈣為還原劑,還原二氧化鈦制備金屬鈦。 ①寫出陽極所發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式__________。 ②在制備金屬Ti前后,CaO的質(zhì)量將__________(填“增大”、“不變”或“減小”)。 【解析】(1)步驟②中,用鐵粉將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+的反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++Fe===3Fe2+,故答案為:2Fe3+ +Fe===3Fe2+。(2)步驟③冷卻結(jié)晶得到硫酸亞鐵晶體,利用的是物質(zhì)溶解度的不同,通過冷卻熱飽和溶液得到;故答案為B。(3)②③④步驟的操作過程中都得到沉淀或晶體,所以需要過濾得到固體和溶液,故答案為:過濾。(4)步驟④中使用熱水的目的是促進(jìn)TiO2+水解生成H2TiO3,分離出固體加熱得到TiO2;溶液中存在平衡:TiO2++2H2OH2TiO3+2H+,當(dāng)加入熱水稀釋、升溫后,平衡正向移動(dòng),生成H2TiO3;故答案為:溶液中存在平衡:TiO2++2H2OH2TiO3+2H+,當(dāng)加入熱水稀釋、升溫后,平衡正向移動(dòng),生成H2TiO3。(5)流程中生成了硫酸,步驟①中使用硫酸,可循環(huán)使用,故答案為:H2SO4或硫酸。(6)①用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質(zhì),陽極發(fā)生氧化反應(yīng),陰極析出鈣、發(fā)生還原反應(yīng),由陽極圖示產(chǎn)物可知,陽極生成一氧化碳?xì)怏w,是電解質(zhì)中的氧離子失電子生成氧氣,氧氣和陽極石墨反應(yīng)生成的一氧化碳,所以電極反應(yīng)為:2O2?-4e?===O2↑或C+O2?-4e?===CO↑,故答案為:2O2?-4e?===O2↑或C+O2?-4e?===CO↑。②制備TiO2時(shí),在電解槽發(fā)生如下反應(yīng):陰極:2Ca2++4e?===2Ca 陽極:2O2?-4e?===O2↑,鈣再還原二氧化鈦生成鈦:2Ca+TiO2===Ti+2CaO,由此可見,CaO的量不變,故答案為:不變。 【答案】(1)2Fe3++Fe===3Fe2+ (2) B (3) 過濾 (4) 溶液中存在平衡:TiO2++2H2OH2TiO3+2H+,當(dāng)加入熱水稀釋、升溫后,平衡正向移動(dòng),生成H2TiO3 (5) H2SO4或硫酸 (6)2O2?-4e?===O2↑或C+O2?-4e?===CO↑ 不變 3.(2018山東濟(jì)南一模)紅簾石礦的主要成分為Fe3O4、Al2O3、MnCO3、MgO少量MnO2等。工業(yè)上將紅簾石處理后運(yùn)用陰離子膜電解法的新技術(shù)提取金屬錳并制得綠色高效的水處理劑(K2FeO4)。工業(yè)流程如下: (1)在稀硫酸浸取礦石的過程中,MnO2可將Fe2+氧化為Fe3+,寫出該反應(yīng)的離子方程式:__________ _______。 (2)浸出液中的陽離子除H+、Fe2+、Fe3+外還有_______(填離子符號(hào))。 (3)已知:不同金屬離子生成生成氫氧化物沉淀所需的pH如下表: 離子 Fe3+ A13+ Fe2+ Mn2+ Mg2+ 開始沉淀的pH 2.7 3.7 7.0 7.8 9.6 完全沉淀的pH 3.7 4.7 9.6 9.8 11.1 步驟②中調(diào)節(jié)溶液的pH等于6,調(diào)節(jié)pH的試劑最好選用下列哪種試劑:_______(填選項(xiàng)字母,下同)濾渣B除掉雜質(zhì)后可進(jìn)一步制取K2FeO4,除掉濾渣B中雜質(zhì)最好選用下列哪種試劑:_____。 a.稀鹽酸 b.KOH c.氨水 d.MnCO3 e.CaCO3 (4)濾渣B經(jīng)反應(yīng)④生成高效水處理劑的離子方程式_______________。 (5)電解裝置如圖所示,箭頭表示溶液中陰離子移動(dòng)的方向;則與A電極連接的是直流電源的_____極。陽極電解液是稀硫酸,若陰極上只有錳單質(zhì)析出,當(dāng)生成11g錳時(shí),另一個(gè)電極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________。 【解析】本題考查化學(xué)工藝流程。(1)在稀硫酸浸取礦石的過程中,MnO2將溶液中Fe2+氧化為Fe3+,MnO2被還原為Mn2+,反應(yīng)的離子方程式為:MnO2+2Fe2++4H+===2Fe3++Mn2++2H2O;(2)由題意可知,在稀硫酸浸取礦石的過程中,過量的稀硫酸與Fe3O4、Al2O3、MnCO3、MgO反應(yīng)生成Fe2+、Fe3+、Al3+、Mn2+、Mg2+,部分Fe2+被MnO2氧化為Fe3+,即浸出液中的陽離子除H+、Fe2+、Fe3+外還有Al3+、Mn2+、Mg2+;(3)步驟②中先加雙氧水將Fe2+氧化為Fe3+,再調(diào)節(jié)溶液的pH等于6,將溶液中Fe3+和Al3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀,調(diào)節(jié)溶液的pH時(shí),最好選用不引入雜質(zhì)的MnCO3;除去Fe(OH)3沉淀中的Al(OH)3沉淀,應(yīng)選用強(qiáng)堿KOH溶液與Al(OH)3反應(yīng)生成可溶的KAlO2;(4)Fe(OH)3在堿性條件下被KClO氧化為K2FeO4,KClO被Fe(OH)3還原為KCl,反應(yīng)的離子方程式為:2Fe(OH)3+3ClO?+4OH?===2FeO+3Cl?+5H2O;(5)由電子的移動(dòng)方向可知,與A電極連接的是直流電源的負(fù)極,則A電極為電解池的陰極,B電極為電解池的陽極,陰極上Mn2+放電生成Mn,陽極上OH?放電生成O2,11g錳的物質(zhì)的量為0.2mol,由得失電子數(shù)目守恒可知,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下陽極生成0.1molO2,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L。 【答案】(1)MnO2+2Fe2++4H+===2Fe3++Mn2++2H2O (2)Mn2+、Mg2+、Al3+ (3)db (4)2Fe(OH)3+3ClO?+4OH?===2FeO+3Cl?+5H2O (5)負(fù) 2.24L 4.(2018重慶九校聯(lián)考)資源的高效利用對(duì)保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展具有重要作用。某工廠以酸性工業(yè)廢水(含H+、Al3+、Mg2+、Cr2O、SO)以及硫酸廠廢氣(SO2)為原料提取鉻的工藝流程如下: 有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示。 化合物 Mg(OH)2 Al(OH)3 Cr(OH)3 完全沉淀的pH 10.5 4.3 5.3 開始溶解的pH — 7.8 9.2 Ksp近似值 5.610-12 1.310-33 6.310-31 請(qǐng)回答下列問題: (1)步驟①中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為__________________________。 (2)步驟②中加入適量Al2O3的目的是__________________________。 (3)為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,步驟③中加入NaOH溶液,應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為_________。 (4)步驟⑥向?yàn)V液B中通入過量CO2,反應(yīng)的離子方程式為__________________________。 (5)工業(yè)上也常采用下列裝置,利用電解法處理含鉻廢水。 ①在電解過程中陽極區(qū)pH增大的原因是_______________________。 ②理論上每處理含1mol K2Cr2O7的廢水,陰極區(qū)得到的氣體體積為_________(標(biāo)準(zhǔn)狀況)L。 【解析】步驟①中,SO2有還原性,Cr2O在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性,故發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為:Cr2O+3SO2+2H+===2Cr3++3SO+H2O,故答案為:Cr2O+3SO2+2H+===2Cr3++3SO+H2O。(2)根據(jù)題中表格數(shù)據(jù),步驟②中加入適量Al2O3的目的是:調(diào)節(jié)溶液的pH,使Cr3+、Al3+形成沉淀而與Mg2+分離,故答案為:調(diào)節(jié)溶液的pH,使Cr3+、Al3+形成沉淀而與Mg2+分離。(3)步驟③中的濾渣A為:Al(OH)3和Cr(OH)3,加入NaOH溶液使氫氧化鋁溶解,故調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為:7.8≤pH<9.2,故答案為:7.8≤pH<9.2。(4)步驟⑥向?yàn)V液B中通入過量CO2,濾液B為偏鋁酸鈉溶液,偏鋁酸鈉溶液和過量CO2反應(yīng)生成Al(OH)3和碳酸氫鈉,反應(yīng)的離子方程式為:AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO,故答案為:AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+ HCO。(5)①右側(cè)鐵板為陽極,鐵放電生成亞鐵離子,亞鐵離子被溶液中Cr2O氧化,發(fā)應(yīng)生成Cr3+和Fe3+,反應(yīng)的離子方程式:Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,故在電解過程中陽極區(qū)pH增大的原因是:Fe2+與Cr2O72-發(fā)生反應(yīng)消耗H+,同時(shí)H+通過質(zhì)子交換膜遷移到陰極區(qū),故答案為:Fe2+與Cr2O72-發(fā)生反應(yīng)消耗H+,同時(shí)H+通過質(zhì)子交換膜遷移到陰極區(qū)。②陰極氫離子放電生成氫氣,2H++2e?===H2↑,陽極反應(yīng)為:Fe-2e?===Fe2+,根據(jù)反應(yīng)Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,可知1molK2Cr2O7和6molFe2+反應(yīng),所以陽極每生成6molFe2+,失去12mol電子,根據(jù)得失電子守恒可知:陰極區(qū)生成氫氣為6mol,標(biāo)況下氫氣的體積為:134.4L,故答案為:134.4。 【答案】(1)Cr2O+3SO2+2H+===2Cr3++3SO+H2O (2) 調(diào)節(jié)溶液的pH,使Cr3+、Al3+形成沉淀而與Mg2+分離 (3) 7.8≤pH<9.2 (4) AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO Fe2+與Cr2O發(fā)生反應(yīng)消耗H+,同時(shí)H+通過質(zhì)子交換膜遷移到陰極區(qū) 134.4- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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