【題目】氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一,其產(chǎn)品用途廣泛。
(1)寫出氯堿工業(yè)電解食鹽水的離子方程式____________。
(2)①圖1是氯堿工業(yè)中陽(yáng)離子交換膜電解槽示意圖(“陽(yáng)離子交換膜”特性是只允許陽(yáng)離子通過(guò)而阻止陰離子和氣體通過(guò))。
圖1中電極1應(yīng)連接電源的__極(填“正”或“負(fù)”極);理論上講,從f口加入純水即可,但實(shí)際生產(chǎn)中,純水中要加入一定量的NaOH溶液,其原因是_____。
②圖2是根據(jù)氯堿工業(yè)中離子交換膜技術(shù)原理,設(shè)計(jì)的電解Na2SO4溶液生產(chǎn)NaOH和H2SO4溶液的裝置。其中a、b處均設(shè)有離子交換膜,則a處為__(填“陽(yáng)”、“陰”)離子交換膜。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是___。從D口流出的物質(zhì)為____。
(3)某同學(xué)采用如下裝置對(duì)氯堿工業(yè)中電解食鹽水的條件進(jìn)行探究,記錄如下:
裝置 | 編號(hào) | 條件控制 | 測(cè)定結(jié)果 | ||||
電極材料 | 溶液濃度 | 溫度/℃ | *電解電壓/V | 氣體V陰:V陽(yáng) | |||
陰極 | 陽(yáng)極 | ||||||
I | C | C | 1 mol/L | 25 | 8 | >1:1 | |
II | 飽和 | 25 | 5 | ≈1:1 | |||
III | 飽和 | 50 | 4 | ≈1:1 | |||
IV | Fe | C | 飽和 | 50 | 3.5 | ≈1:1 |
電解電壓:開始發(fā)生電解反應(yīng)時(shí)的電壓
①對(duì)比實(shí)驗(yàn)I和Ⅱ陰、陽(yáng)極氣體體積比,推測(cè)實(shí)驗(yàn)I陽(yáng)極可能有其它氣體生成,其它氣體的化學(xué)式為_____。
②資料顯示:“較低的電解電壓有利于節(jié)能降耗……”。結(jié)合上表中Ⅲ和Ⅳ的數(shù)據(jù),解釋Ⅳ更有利于節(jié)能降耗的原因_______________。
(4)資料顯示“氯堿工業(yè)中采用金屬陽(yáng)極材料,可以降低電解電壓,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗”,該同學(xué)用50℃的飽和NaCl溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果如下:
裝置 | 編號(hào) | 電極材料 | 電解 電壓/V | 現(xiàn)象 | |
陰極 | 陽(yáng)極 | ||||
V | Fe | Fe | 1.5 | 陰極:產(chǎn)生無(wú)色氣體 U形管底部:有白色沉淀生成 | |
VI | Fe | Cu | 2 | 陰極:產(chǎn)生無(wú)色氣體 陽(yáng)極:有白色膠狀沉淀生成且逐漸增多 U形管底部:靠近陰極區(qū)白色膠狀沉淀逐漸轉(zhuǎn)化為淡黃色,最后變成磚紅色 |
實(shí)驗(yàn)V中,通過(guò)檢驗(yàn)陰、陽(yáng)極附近溶液所含離子,推斷產(chǎn)生白色沉淀為Fe(OH)2 。該同學(xué)經(jīng)查閱資料分析認(rèn)為:“實(shí)驗(yàn)VI中白色沉淀是CuCl,淡黃色沉淀是CuOH。
i.陽(yáng)極生成CuCl的電極反應(yīng)式為_________。
ii.用化學(xué)用語(yǔ)和必要文字解釋陰極區(qū)白色膠狀沉淀轉(zhuǎn)化為淡黃色的原因___________。
該同學(xué)通過(guò)以上探究認(rèn)為,氯堿工業(yè)中不能采用Fe、Cu作陽(yáng)極材料。
(5)綜合以上探究,你對(duì)氯堿工業(yè)中電解食鹽水條件控制的建議有 _____(至少寫出兩條)。
【答案】2Cl- + 2H2O Cl2↑+ H2↑ + 2OH- 正 增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性,又不影響NaOH純度 陰 4OH--4e-== 2H2O + O2↑ NaOH溶液 O2 IV中采用了Fe(金屬材料)作電極(陰極),Cu–e- + Cl- = CuCl 陰極區(qū)產(chǎn)生的OH-使CuCl沉淀轉(zhuǎn)化為更難溶液的CuOH沉淀 CuCl + OH- = CuOH + Cl- 采用飽和食鹽水;溶液保持較高溫度;應(yīng)用不參與反應(yīng)的金屬電極(答出兩點(diǎn)即可)
【解析】
(1)根據(jù)電解原理寫出電解食鹽水的離子方程式;
(2) ①電解池中,陰離子氯離子移向陽(yáng)極,與陽(yáng)極相連的是電源的正極,加入一定量的NaOH溶液可以增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性,據(jù)此解答;
②惰性電極電解硫酸鈉溶液,相當(dāng)于電解水,陽(yáng)極發(fā)生4OH--4e-=2H2O+O2↑,陰極發(fā)生2H++2e-=H2↑,以此分析;
(3)①實(shí)驗(yàn)I和實(shí)驗(yàn)Ⅱ在其他條件相同時(shí),所用食鹽水的濃度不同,實(shí)驗(yàn)I濃度小,可能是陽(yáng)極先是Cl-失電子生成氯氣,待Cl-消耗完,氫氧根離子放電生成氧氣;
②通過(guò)Ⅲ和Ⅳ組的數(shù)據(jù)對(duì)比,Ⅳ采用金屬陰極材料,電解電壓較低,有利于節(jié)能降耗;
(4)i. 實(shí)驗(yàn)VI中,銅作陽(yáng)極,電解質(zhì)溶液是氯化鈉溶液,銅失電子生成一價(jià)銅離子,一價(jià)銅離子和溶液中的氯離子結(jié)合生成難溶的氯化亞銅沉淀,以此寫出電極反應(yīng)式;
ii. 實(shí)驗(yàn)VI中,陰極區(qū)氫離子放電,產(chǎn)生OH-,使CuCl轉(zhuǎn)化為更難溶的CuOH;
(5)通過(guò)對(duì)比6組實(shí)驗(yàn)可知,在較高溫度下,采用飽和食鹽水,應(yīng)用不參與反應(yīng)的金屬電極有利于電解節(jié)能降耗。
(1) 根據(jù)電解原理寫出電解食鹽水的離子方程式為2Cl- + 2H2O Cl2↑+ H2↑ + 2OH-,
因此,本題正確答案是:2Cl- + 2H2O Cl2↑+ H2↑ + 2OH- ;
(2)①電解池中,陰離子氯離子移向陽(yáng)極,與陽(yáng)極相連的是電源的正極,所以電極1應(yīng)連接電源的正極,加入一定量的NaOH溶液可以增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性,
因此,本題正確答案是:正;增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性,又不影響NaOH純度;
②惰性電極電解硫酸鈉溶液,相當(dāng)于電解水,陽(yáng)極發(fā)生4OH--4e-=2H2O+O2↑,B為氧氣,電解時(shí)氫氧根離子不斷向陽(yáng)極移動(dòng),所以a為陰離子交換膜;陰極發(fā)生2H++2e-=H2↑,C為氫氣,D口流出的物質(zhì)為NaOH溶液,
因此,本題正確答案是:陰;4OH--4e-== 2H2O + O2↑;NaOH溶液;
(3)①實(shí)驗(yàn)I和實(shí)驗(yàn)Ⅱ在其他條件相同時(shí),所用食鹽水的濃度不同,實(shí)驗(yàn)I濃度小,可能是陽(yáng)極先是Cl-失電子生成氯氣,待Cl-消耗完,氫氧根離子放電生成氧氣,使陰陽(yáng)兩極產(chǎn)生的氣體體積比>1:1,
②通過(guò)Ⅲ和Ⅳ組的數(shù)據(jù)對(duì)比,Ⅳ采用金屬陰極材料,電解電壓較低,有利于節(jié)能降耗,
因此,本題正確答案是:O2 ;IV中采用了Fe(金屬材料)作電極(陰極);
(4) i. 實(shí)驗(yàn)VI中,銅作陽(yáng)極,電解質(zhì)溶液是氯化鈉溶液,銅失電子生成一價(jià)銅離子,一價(jià)銅離子和溶液中的氯離子結(jié)合生成難溶的氯化亞銅沉淀,電極反應(yīng)式為Cu–e- + Cl- = CuCl;
因此,本題正確答案是:Cu–e- + Cl- = CuCl;
ii. 實(shí)驗(yàn)VI中,陰極區(qū)氫離子放電,產(chǎn)生OH-,使CuCl轉(zhuǎn)化為更難溶的CuOH,CuCl + OH- = CuOH + Cl- ;
因此,本題正確答案是:陰極區(qū)產(chǎn)生的OH-使CuCl沉淀轉(zhuǎn)化為更難溶液的CuOH沉淀 ,CuCl + OH- = CuOH + Cl- ;
(5)通過(guò)對(duì)比6組實(shí)驗(yàn),在較高溫度下,采用飽和食鹽水,應(yīng)用不參與反應(yīng)的金屬電極有利于電解節(jié)能降耗。
因此,本題正確答案是:采用飽和食鹽水;溶液保持較高溫度;應(yīng)用不參與反應(yīng)的金屬電極(答出兩點(diǎn)即可)。
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A. P4分子中P原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
B. 反應(yīng)中NaOH作還原劑
C. 該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,則ΔS<0
D. 反應(yīng)中生成1 mol NaH2PO2,轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為3×6.02×1023
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A. HC2O4—的濃度分?jǐn)?shù)隨pH增大而增大
B. 交點(diǎn)a處對(duì)應(yīng)加入的NaOH溶液的體積為5mL
C. 交點(diǎn)b處c(H+)=6.4×10-5
D. pH=5時(shí)存在c(Na+)+c(H+)=c(C2O42—)+c(HC2O4—)+c(OH—)
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A. 鐵電極應(yīng)與Y相連接
B. 反應(yīng)過(guò)程中甲中右邊區(qū)域溶液pH逐漸升高
C. A極的電極反應(yīng)式為+2e-+H+=Cl-+
D. 當(dāng)外電路中有0.2 mole-轉(zhuǎn)移時(shí),A極區(qū)增加的H+的個(gè)數(shù)為0.1NA
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A. 該滴定可選用如圖所示裝置示劑;
B. 該滴定可用甲基橙作指;
C. Na2S2O3是該反應(yīng)的還原劑;
D. 該反應(yīng)中每消耗2 mol Na2S2O3,電子轉(zhuǎn)移數(shù)為4 mol;
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【題目】在25℃時(shí),密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表:
物質(zhì) | X | Y | Z |
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平衡濃度/mol·L-1 | 0.05 | 0.05 | 0.1 |
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是:
A. 反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),X的轉(zhuǎn)化率為50% B. 反應(yīng)可表示為X+3Y2Z,其平衡常數(shù)為1600 C. 增大壓強(qiáng)使平衡向生成Z的方向移動(dòng),平衡常數(shù)增大 D. 改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù)
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