1、高考化学二轮化学能与电能专项培优易错试卷附答案解析一、化学能与电能1 二氧化氯 (ClO2)具有强氧化性,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。ClO2 是一种易溶于水的黄绿色气体,其体积分数超过10%时易引起爆炸。某研究小组欲用以下三种方案制备ClO2,回答下列问题:( 1)以黄铁矿 (FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备 ClO2,黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被 ClO3-氧化成 SO42-,写出制备 ClO2 的离子方程式 _。(2)用过氧化氢作还原剂,在硫酸介质中还原NaClO3 制备 ClO2,并将制得的ClO2 用于处理含 CN-废水。实验室模拟该过程的实验装置(夹持装置略 )如图所
2、示。装置 A 的名称是 _,装置 C 的作用是 _。反应容器 B 应置于 30左右的水浴中,目的是 _。通入氮气的主要作用有 3 个,一是可以起到搅拌作用,二是有利于将ClO2 排出,三是_。ClO2 处理含CN-废水的离子方程式为_,装置E 的作用是_。(3)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2 的方法。用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、 Mg 2+、 SO42-等杂质。某次除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的_(填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3 和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。用石墨做电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2,工作原理如图所示,写出阳
3、极产生 ClO2 的电极反应式 _。【答案】 FeS2+15ClO3 -+14H+ =15ClO2+Fe3+2SO42-+7H2O恒压漏斗安全瓶提高化学反应速率,同时防止过氧化氢受热分解稀释 ClO2,防止其爆炸-222-吸收2CN+2ClO =2CO +N +2ClClO2 等气体,防止污染大气BaCl2 Cl-5e-+2H2 O=ClO2+4H+【解析】【分析】二氧化氯 (ClO2)具有强氧化性,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。分别利用无机反应和电解原理制备二氧化氯,三种方法均利用了氧化还原反应。【详解】(1)以黄铁矿 (FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2,黄铁矿中的硫元素在
4、酸性条件下被 ClO3-氧化成 SO42-,根据氧化还原反应中电子守恒和元素守恒,可以写出制备ClO2的离子方程式为 FeS23-+23+42-2+15ClO+14H =15ClO +Fe+2SO+7H O。(2) 装置 A 的名称为恒压漏洞,装置C 为安全瓶,起到防止液体倒吸的作用。 升高温度可以提高化学反应速率,但是原料中含有过氧化氢,过氧化氢在过高的温度下可以发生分解反应,因此反应容器B 应置于 30左右的水浴中。 根据题文可知, ClO 是一种易溶于水的黄绿色气体,其体积分数超过10%时易引起爆2炸,故通入氮气的主要作用有3个,一是可以起到搅拌作用,二是有利于将ClO2 排出,三是稀释
5、 ClO2,防止其爆炸。 ClO 2 处理含 CN-废水发生氧化还原反应,将 CN-转化为无污染的 CO2 和 N2,故离子方程式为 2CN-+2ClO2=2CO2+N2 +2Cl-;装置 E 在整套装置之后,起到吸收尾气,防止环境污染的作用。(3) 用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、 Mg2+、 SO42-等杂质,需要过量的碳酸根离子、氢氧根离子和钡离子,过量的钡离子可以用碳酸根离子除去,因此在加入Na2CO3 之前应先加入过量BaCl2。 用石墨做电极,电解池的阳极发生氧化反应,元素化合价升高,因此氯离子在阳极失电子和水反应得到 ClO2 ,电极反应式为 Cl-5e-+2H2O=Cl
6、O2+4H+。2 研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。( 1)甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验,导管中液柱的上升缓慢,下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有_(填序号 )。A用纯氧气代替试管内空气B用酒精灯加热试管提高温度C将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末D换成更细的导管,水中滴加红墨水(2)该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验,导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表,根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐_(填 “加快 ”、“不变 ”、 “减慢”), 你认为影响因素为 _时间 /min13579液柱高度 /cm0.82.13.03.74.2(3)为探究铁钉
7、腐蚀实验a、 b 两点所发生的反应,进行以下实验,请完成表格空白:实验操作实验现象实验结论向 NaCl 溶液中滴加 23a 点附近溶液出现红色a 点电极反应为滴酚酞指示剂 _然后再滴加 23 滴b 点周围出现蓝色沉淀b 点电极反应为 _ _根据以上实验探究,试判断_(填“a或”“b”)为负极,该点腐蚀更严重。(4)设计下面装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化见下图,从图中可分析,t 1t 2 之间主要发生 _ 腐蚀 (填吸氧或析氢 ),原因是 _ 。(5)金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将Fe 作阳极置于H2SO4 溶液中,一定条件下Fe 钝化
8、形成致密Fe O氧化膜,试写出该阳极电极反应式_ 。34【答案】 ACD减慢氧气的浓度O22铁氰化钾溶液2+b+4e+2H O=4OHFe -2e =Fe吸氧 氧气含量和瓶内压强都降低,因此主要是吸氧腐蚀3Fe - 8e23 4+4HO =Fe O +8H【解析】【分析】(1)由影响化学反应速率的几大因素进行推导,其中a 为浓度、 b 为温度、 c 为固体表面积,但 b 项直接加热会使具支试管内温度持续升高,导管一端只会产生气泡不会形成气柱, d 项换成更细的导管旨在放大实验现象,以便于明显观察到水柱的上升,答案为ACD;( 2)通过表格,间隔 2 分钟液面高度的变化, 57,79 变化趋势逐
9、渐减小,则反应速率逐渐减慢,随着反应的进行,空气中的氧气浓度含量逐渐减小,反应速率逐渐减慢;( 3)铁钉的吸氧腐蚀中,滴有酚酞的a 点附近出现红色,则产生氢氧根离子,电极反应式: O2+4e+2H2O=4OH; b 点则为 Fe 失电子生成二价铁或三价铁,b 点周围出现蓝色沉淀则加入铁氰化钾验证二价铁的存在,电极反应:Fe -2e=Fe 2+;b 点做电池的负极,腐蚀更严重;( 4)从图中分析 t 1t 2 之间氧气的体积分数逐渐减小,压强逐渐减小,可确定此时发生吸氧腐蚀;(5)将 Fe 作阳极置于H2SO4 溶液中,一定条件下Fe 钝化形成致密Fe3O4 氧化膜, 3Fe -8e+4H2O
10、=Fe3O4+8H+ 。【详解】(1)由影响化学反应速率的几大因素进行推导,其中a 为浓度、 b 为温度、 c 为固体表面积,但 b 项直接加热会使具支试管内温度持续升高,导管一端只会产生气泡不会形成气柱, d 项换成更细的导管旨在放大实验现象,以便于明显观察到水柱的上升,答案为ACD;( 2)通过表格,间隔 2 分钟液面高度的变化, 57,79 变化趋势逐渐减小,则反应速率逐渐减慢,随着反应的进行,空气中的氧气浓度含量逐渐减小,反应速率逐渐减慢;答案为:减慢;氧气的浓度;( 3)铁钉的吸氧腐蚀中,滴有酚酞的a 点附近出现红色,则产生氢氧根离子,电极反应式: O2+4e+2H2O=4OH; b
11、 点则为 Fe 失电子生成二价铁或三价铁,b 点周围出现蓝色沉淀则加入铁氰化钾验证二价铁的存在,电极反应:Fe -2e=Fe 2+;b 点做电池的负极,腐蚀更严重;答案为:O2+4e+2H2O=4OH;铁氰化钾溶液;Fe -2e=Fe 2+; b ;( 4)从图中分析 t 1t2 之间氧气的体积分数逐渐减小,压强逐渐减小,可确定此时发生吸氧腐蚀;答案为:吸氧;氧气含量和瓶内压强都降低,因此主要是吸氧腐蚀;(5)将 Fe 作阳极置于H SO溶液中,一定条件下Fe 钝化形成致密Fe O氧化膜,答案2434为: 3Fe - 8e234+。+4H O =Fe O +8H3 某小组在验证反应 “Fe+2
12、Ag=Fe2+2Ag”的实验中检测到 Fe3+,发现和探究过程如下。向硝酸酸化的 0.05 mol L-1 硝酸银溶液( pH2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。(1)检验产物取少量黑色固体,洗涤后,_(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。取上层清液,滴加K3Fe(CN)6溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有_。(2)针对 “溶液呈黄色”,甲认为溶液中有 Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是 _ (用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验:取上层清液,滴加 KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色变浅、沉淀量
13、多少与取样时间有关,对比实验记录如下:序号取样时间 /min现象3产生大量白色沉淀;溶液呈红色30产生白色沉淀;较3 min 时量少;溶液红色较 3 min 时加深产生白色沉淀;较30 min 时量少;溶液红120色较 30 min 时变浅(资料: Ag+与 SCN-生成白色沉淀 AgSCN) 对 Fe3+产生的原因作出如下假设:假设 a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;假设 b:空气中存在O2 ,由于 _(用离子方程式表示),可产生Fe3+;假设 c:酸性溶液中NO3-具有氧化性,可产生Fe3+;假设 d:根据 _现象,判断溶液中存在Ag+,可产生 Fe3+。 下列实验可证实假设 a
14、、 b、 c 不是产生 Fe3+的主要原因。实验可证实假设d 成立。实验:向硝酸酸化的_溶液( pH2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加 KSCN溶液, 3 min 时溶液呈浅红色, 30 min 后溶液几乎无色。实验:装置如图。其中甲溶液是_,操作及现象是 _ 。【答案】加入足量稀盐酸(或稀硫酸),固体未完全溶解(或者加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀) Fe2+Fe+2Fe3+=3Fe2+ 4Fe2+O2+4H+ =Fe3+2H2O 白色沉淀0.05-1mol L NaNO3 溶液 FeCl2、 FeCl3 混合溶液按图连接好装置,电流表指针发生偏转,分别取电
15、池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色更深【解析】【详解】(1) 黑色固体中含有过量铁,如果同时含有银,则可以加入HCl 或 H SO 溶解 Fe,而银不24能溶解,故答案为:加入足量稀盐酸(或稀硫酸 )酸化,固体未完全溶解;332+的试剂,所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2+,故答案为: Fe2+KFe(CN) 是检验 Fe;(2)过量铁粉与Fe3+反应生成Fe2+,即 Fe+2Fe3+=3Fe2+,故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+;O 2 氧化Fe2+反应为 4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O,白色沉淀是AgSCN,所以实验可以说明含有 Ag+,
16、Ag+可能氧化 Fe2+生成 Fe3+,故答案为: 4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O;白色沉淀; 实验 : 证明假设 abc 错误,就是排除 Ag+对实验的影响,相当于没有Ag+存在的空白实验,考虑其他条件不要变化,可以选用0.05mol?L -13,故答案为:-13NaNO0.05 mol LNaNO溶液 ;实验 : 原电池实验需要证明的是假设d 的反应 Ag+Fe2+=Ag+Fe3+能够实现,所以甲池应当注入 FeCl2、 FeCl3 混合溶液,按图连接好装置,如电流表指针发生偏转,分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色更深 ,可说明 d
17、正确,故答案为: FeCl23混合溶液;按图连接好装置,电流表指针发生偏转,分别取电、 FeCl池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色更深。4 硝酸是氧化性酸,其本质是NO3有氧化性,某课外实验小组进行了下列有关NO3氧化性的探究(实验均在通风橱中完成)。实验装置编号溶液 X实验6 mol L-1 稀硝酸15 mol L-1 浓硝实验酸实验现象电流计指针向右偏转,铜片表面产生无色气体,在液面上方变为红棕色。电流计指针先向右偏转,很快又偏向左边,铝片和铜片表面产生红棕色气体,溶液变为绿色。( 1)实验中,铝片作 _(填“正”或“负”)极。液面上方产生红棕色气体的化
18、学方程式是 _。(2)实验中电流计指针先偏向右边后偏向左边的原因是 _。查阅资料:活泼金属与-1稀硝酸反应有24 +4+2的1 mol LH和 NH 生成, NH 生成的原理是产生H过程中 NO3 被还原。(3)用上图装置进行实验:溶液X 为 1 mol L-1 稀硝酸溶液,观察到电流计指针向右偏转。反应后的溶液中含+NH4 。实验室检验NH4 的方法是 _ 。+_。4生成 NH 的电极反应式是(4)进一步探究碱性条件下NO 的氧化性,进行实验:3观察到 A 中有 NH生成, B 中无明显现象。 A、 B 产生不同现象的解释是3_。A中生成 NH 的离子方程式是 _。3(5)将铝粉加入到 Na
19、NO溶液中无明显现象,结合实验和说明理由3_。【答案】负2NO+O=2NO Al 开始作电池的负极,Al 在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜后,Cu 作负极取少量待检溶液于试管中,加入浓NaOH溶液,加热,若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则溶液中含+-+NHNO 8e 10HNH 3H O Al 与 NaOH溶液反应产4342-NaOH溶液反应-生 H 的过程中可将 NO 还原为 NH,而 Mg不能与8Al 3NO 5OH2H O2332-H的过程,3NH 8AlO2 因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成NO 无法被还原23【解析】【分析】( 1)根据实验现象可知,实验 1 电流计指针向右偏转,铜片
20、表面产生无色气体,在液面上方变为红棕色,说明在原电池中铝作负极,发生氧化反应,铜做正极,硝酸根离子被还原成一氧化氮,在空气中被氧化成二氧化氮;( 2)实验 2 中电流计指针先向右偏转,很快又偏向左边,铝片和铜片表面产生红棕色气体,溶液变为绿色,说明开始铝是负极,同实验1,铜表面有二氧化氮产生,很快铝被浓硝酸钝化,铜做负极,发生氧化反应,生成硝酸铜,溶液呈绿色,硝酸根离子在铝电极被还原成二氧化氮,据此答题;(3)溶液X 为1mol?L -1 稀硝酸溶液,反应后的溶液中含NH4+,说明硝酸根离子被还原成了铵根离子,原电池中铝做负极,铜做正极,硝酸根离子在正极还原成铵根离子;(4) Al与 NaOH
21、溶液反应产生 H2 的过程中可将NO3- 还原为 NH3,根据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式,而镁与碱没有反应;(5)铝粉在中性溶液中不产生氢气,也就不与硝酸钠反应,据此分析。【详解】( 1)根据实验现象可知,实验 1 电流计指针向右偏转,铜片表面产生无色气体,在液面上方变为红棕色,说明在原电池中铝作负极,发生氧化反应,铜做正极,硝酸根离子被还原成一氧化氮,在空气中被氧化成二氧化氮,反应方程式为2NO+O=2NO2;(2)实验 2 中电流计指针先向右偏转,很快又偏向左边,铝片和铜片表面产生红棕色气体,溶液变为绿色,说明开始铝是负极,同实验1,铜表面有二氧化氮产生,很快铝被浓硝酸钝化,铜做负
22、极,发生氧化反应,生成硝酸铜,溶液呈绿色,硝酸根离子在铝电极被还原成二氧化氮;( 3)溶液 X 为 1mol?L -1 稀硝酸溶液,反应后的溶液中含NH4+ ,说明硝酸根离子被还原成了铵根离子,原电池中铝做负极,铜做正极,硝酸根离子在正极还原成铵根离子,实验室检验 NH4 +的方法是 取少量待检溶液于试管中,加入浓NaOH溶液,加热,若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则溶液中含4+3-NH; 生成 NH4的电极反应式是 NO +8e+4+22 的过程中可将-NO3 还原为 NH3;根+10 H =NH +3H O;( 4) Al 与 NaOH溶液反应产生H据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程
23、式,而镁与碱没有反应; 碱性条件下铝将硝酸根还原生成氨气,反应的离子方程式为8Al+3NO3-232-+5OH +2H O=3NH +8AlO ;( 5)铝与中性的硝酸钠溶液无生成 H2 的过程,也就不与硝酸钠反应,所以无明显现象。【点睛】原电池中失电子发生氧化反应的一极一定是负极,得电子发生还原反应的一极一定是正极;电子流出的一极一定是负极 、电子流入的一极一定是正极。5 硫酰氯 (SO2Cl2)常作氯化剂或氯璜化剂,用于制作药品、染料、表面活性剂等。有关物质的部分性质如下表:物质熔点 / 沸点 / 其它性质SO Cl-54.169.1易水解,产生大量白雾22易分解 : SO2Cl2 SO2
24、 +Cl2H2SO410.4338具有吸水性且不易分解实验室用干燥而纯净的二氧化硫和氯气合成硫酰氯,反应的化学方程式为SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l) H=-97.3kJ/mol 。装置如图所示(夹持仪器已省略),请回答有关问题:( 1)仪器 B 的作用是 _ 。( 2)若无装置乙硫酰氯会发生水解,则硫酰氯水解反应的化学方程式为_。(3)写出丁装置中发生反应的化学反应方程式并标出电子的转移_。(4)为提高本实验中硫酰氯的产率,在实验操作中需要注意的事项有_( 填序号 )先通冷凝水,再通气控制气流速率,宜慢不宜快若三颈烧瓶发烫,可适当降温加热三颈烧瓶(5)少量硫酰氯也可用氯磺酸(Cl
25、SO3H)分解获得,该反应的化学方程式为_ ,此方法得到的产品中会混有硫酸。从分解产物中分离出硫酰氯的方法是 _ 。(6)工业上处理SO2 废气的方法很多,例如可以用Fe2(SO4)3 酸性溶液处理,其工艺流程如下溶液转化为溶液发生反应的离子方程式为_ ;有的工厂用电解法处理含有SO2 的尾气,其装置如下图所示(电极材料均为惰性电极)。下列说法不正确的是_A 电极 a 连接的是电源的正极B 若电路中转移 0.03mole -,则离子交换膜左侧溶液中增加0.03mol 离子C 图中的离子交换膜是阳离子交换膜-+2-+2H2OD 阴极的电极反应式为 2HSO3+2e +2H =S2O4【答案】吸收
26、未反应完的氯气和二氧化硫,防止污染空气;防止空气中水蒸气进人甲,防止 SO2 2水解22224ClSO Cl +2H OH SO +2HCl2ClSO H H SO +SO Cl蒸馏+2+3+4H +4Fe +O 4Fe +2H O B3242222【解析】( 1) .甲装置发生的反应是:SO222 2(g)+Cl (g)SO Cl (l),二氧化硫和氯气都是有毒的气体,产物SO2Cl2易水解,所以可以在仪器B 中盛放碱石灰,以吸收未反应完的氯气和二氧化硫,防止污染空气,同时还可以防止空气中的水蒸气进入甲装置中,防止SO2Cl2水解,故答案为:吸收未反应完的氯气和二氧化硫,防止污染空气;防止空
27、气中水蒸气进人甲,防止SO2Cl2 水解;(2) .乙硫酰氯发生水解生成硫酸和氯化氢,水解反应的方程式为:SO2Cl2+2H2O H2SO4+2HCl,故答案为:SO2Cl2+2H2O H2SO4+2HCl;(3) .在丁装置中 , KClO3 与浓盐酸反应生成KCl、 Cl2 和水 ,反应方程式为: KClO3223+5 价降低到 0+6HCl=KCl+3Cl+3H O,在该反应中,KClO 中氯元素的化合价从价, HCl 中氯元素的化合价从1 价升高到 0价,根据得失电子守恒,表示电子转移的式子为:,故答案为:;( 4) .由于硫酰氯通常条件下为无色液体,熔点为 -54.1,沸点为 69.
28、1,在潮湿空气中“发烟”; 100以上开始分解,生成二氧化硫和氯气,长期放置也会发生分解,因此为提高本实验中硫酰氯的产率,在实验操作中需要注意的事项有先通冷凝水,再通气,控制气流速率,宜慢不宜快,若三颈烧瓶发烫,可适当降温,但不能加热三颈烧瓶,否则会加速分解,正确,故答案为:;( 5) .根据题意可知,氯磺酸( ClSO 3H )加热分解,也能制得硫酰氯与硫酸,该反应的化学方程式为 2ClSO3H H2SO4+SO2Cl2;硫酰氯通常条件下为无色液体,熔点为 -54.1 ,沸点为 69.1,而硫酸沸点高,则分离产物的方法是蒸馏,故答案为:2ClSO3H H2SO4+SO2Cl2;蒸馏;( 6)
29、 .根据流程图可知,硫酸铁酸性溶液和 SO2 发生氧化还原反应生成硫酸亚铁和硫酸,所以溶液中含有硫酸亚铁和硫酸,硫酸亚铁在酸性条件下被空气中的氧气氧化生成硫酸铁,反应的离子方程式为:4H+4Fe2+O2 4Fe3+2H2O;由装置图可知,通入二氧化硫的一极生成硫酸,则 a 为阳极,发生氧化反应, b 为阴极,发生还原反应, A. a 为阳极,则电极 a 连接的是电源的正极,故A 正确; B. 阳极发生 SO2-2e-242-+2H O=SO+4H ,若电路中转移 0.03mole - ,则离子交换膜左侧溶液中生成0.015molSO42- 和 0.06molH +,其中 0.03molH +移
30、向阴极,增加0.045mol 离子,故B 错误; C. 电解使阳极生成氢离子,阴极消耗氢离子,则氢离子向阴极移动,所以图中的离子交换膜是阳离子交换膜,故C 正确; D. 阴极发生还原反应 ,电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O,故 D 正确 ;故答案为:4H+4Fe2+O2 4Fe3+2H2 O; B。6 电解原理在化学工业中有广泛应用。I 右图表示一个电解池,装有电解液a; X、 Y 是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请完成以下问题:( 1)若 X、 Y 都是惰性电极, a 是饱和 NaCl 溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则:在 X 极附近观
31、察到的现象是_;电解一段时间后,该反应总离子方程式_ ;若用该溶液将阳极产物全部吸收,反应的离子方程式_ 。(2)若用该装置电解精炼铜,电解液a 选用 CuSO4 溶液,则: X 电极的材料是_,电解一段时间后,CuSO4 溶液浓度 _(填 “增大 ”、减小 ”或 “不变”)。(3)若 X、 Y 都是惰性电极,a 是溶质为液,通电一段时间后,阴极析出固体质量Cu(NO3)2 和 X(NO3)3,且均为m(g)与通过电子的物质的量0.1 mol 的混合溶n(mol) 关系如图所示,则 Cu2+、 X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是_。II右图为模拟工业离子交换膜法电解饱和食盐水制备烧碱的工作原
32、理。下列说法正确的是_。A从 E 口逸出的气体是Cl2B从 B 口加入含少量NaOH 的水溶液以增强导电性C标准状况下每生成22.4 L Cl2 ,便产生2 mol NaOHD电解一段时间后加适量盐酸可以恢复到电解前的浓度【答案】 放出气体,溶液变红2Cl 2H2O2OH Cl2 H2 Cl2 2OH = Cl ClOH2O 纯铜 减小 Cu2+H+X3+BC【解析】试题分析:本题考查电解的原理和电解原理的应用,离子放电顺序的判断和电化学的计算。I. X 与外加电源的负极相连,X 为阴极,Y 为阳极 。(1)若X、 Y 都是惰性电极,a 是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞
33、 试 液 。 X电 极 的 电 极 反 应 式 为2H+ +2e- =H2 , X电 极 附 近 水 的 电 离 平 衡(H 2OH+ +OH -)正向移动, H+继续放电,溶液中 c( OH -)c(H + ),溶液呈碱性,遇酚酞变红色, X 极附近观察到的现象是放出气体,溶液变红。Y 电极的电极反应式为2Cl-2e- =Cl2,电解一段时间后,该反应总离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2 +Cl2;若用该溶液将阳极产物全部吸收,NaOH 与 Cl2 反应的离子方程式为Cl2 2OH = Cl ClOH2O。(2)电解精炼铜,粗铜作阳极,纯铜作阴极,X 的电极材料为纯铜。阳极( Y
34、电极)的电极反应为 :比 Cu 活泼的金属发生氧化反应和Cu-2e-=Cu2+,阴极( X 电极)电极反应式为Cu2+2e-=Cu,根据电子守恒和原子守恒 ,电解一段时间后CuSO4 溶液浓度减小。( 3)由图像知开始通过 0.2mol 电子析出固体的质量达到最大值,结合阳离子物质的量都为 0.1mol ,则 Cu2+优先在阴极放电, Cu2+的氧化能力最强,继续通电,阴极不再有固体析出,接着 H+放电, X3+不放电,则 Cu2+、X3+、 H+氧化能力由大到小的顺序是Cu2+H+ X3+。II.根据 Na+的流向可以判断装置左边电极为阳极,右边电极为阴极。A 项,右边电极的电极反应为 2H+2e-=H2, E 口逸出的气体是 H2,错误; B 项,装置图中的阴极室产生NaOH,从 B 口加入含少量 NaOH 的水溶液,增大溶液中离子的浓度,增强导电性,正确;C 项, n(Cl2222)=22.4L 22.4L/mol=1mol ,根据电解方程式 2NaCl+2H O2NaOH+H +Cl ,生成 NaOH 物质的量为 2mol ,正确; D 项,根据元素守恒,电解一段时间后通入适量的HCl气体可以恢复到电解前的浓度,不是盐酸,错误;答案选BC。