氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图,如图所示:
(1)溶液A的溶质是 ;
(2)电解饱和食盐水的离子方程式是 ;
(3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 ;
(4)电解所用的盐水需精制。
去除有影响的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-[c(SO42-)>c(Ca2+)]。
精致流程如下(淡盐水和溶液A来电解池):
①盐泥a除泥沙外,还含有的物质是 。
②过程Ⅰ中将NH4+转化为N2的离子方程式是
③BaSO4的溶解度比BaCO3的小,过程Ⅱ中除去的离子有
④经过程Ⅲ处理,要求盐水中c 中剩余Na2SO3的含量小于5mg /L,若盐水b中NaClO的含量是7.45 mg /L ,则处理10m3盐水b ,至多添加10% Na2SO3溶液 kg(溶液体积变化忽略不计)。
铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质,可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如图所示,下列说法正确的( )
A.阳极产生KOH |
B.阴极产生KOH |
C.大量H+通过离子交换膜从左侧到右侧 |
D.大量K+通过离子交换膜从右侧到左侧 |
氢气是一种清洁能源,可以通过多种方法制得。
(1) 工业上用水煤气法制氢气,有关化学方程式是:
反应一:C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) △H> 0
反应二:CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) △H < 0
①若反应一在t℃时达到化学平衡状态,则此温度下该反应的的平衡常数表达式
K = ;
②在427℃时将CO 和H2O(g)各0.01mol通入体积为2升的密闭容器中反应,5分钟时达到平衡状态,该反应的平衡常数是9,则CO的转化率是 ,用CO的浓度变化表示的反应率速v(CO)是 mol /(L·min)。
(2)利用电解饱和食盐水也可制得氢气,下图为电解食盐水的示意图:
请回答:
① C1电极是 极(填“阴”或“阳”),C2电极的电极反应式是 。
②该电解反应的离子方程式是 ,
(3)通过下列方法也可以得到氢气。
已知: CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.2kJ·mol-1
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=-247.4 kJ·mol-1
1molCH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的反应热是 kJ·mol-1。
(11分)铬是一种银白色的坚硬金属,铬的工业用途很广,主要有金属加工、电镀、制革行业,这些行业排放的废水和废气是环境中的主要污染源,请回答下列问题。
(1)工业上冶炼铬的主要步骤如图所示:
①已知步骤II的反应方程式为:8Na2CrO4 +6Na2S +23H2O = 8Cr(OH)3↓+3Na2S2O3 +22NaOH
该反应中氧化剂是_____(填化学式),生成lmolCr(OH)3时转移电子的物质的量为____ mol
②步骤IV冶炼制铬的化学方程式为____________________________。
(2)某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽中盛放含铬废水,原理示意如下图,A为电源的_____(填“正极”“负极”),阳极区溶液中发生的氧化还原反应为______________。
(3)化学需氧量(COD)可量度水体受有机物污染的程度。它是在强酸并加热条件下,用K2Cr2O7作强氧化剂处理水样时所消耗的K2Cr2O7的量,换算成相当于O2的含量(以mg/L计)。某研究性学习小组测定某水样的化学需氧量,过程如下:
I.取Va mL水样于锥形瓶,加入l0.00mL0.2500mol/L K2Cr2O7溶液;
II.加碎瓷片少许,然后慢慢加入少量硫酸,混合均匀,加热;
III.反应完毕后,冷却,加指示剂,用cmol/L的硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定.终点时消耗硫酸亚铁铵溶液Vb mL(此步操作的目的是用Fe2+把多余的Cr2O72-反应成Cr3+)
①I中,量取K2Cr2O7溶液的仪器是__________________。
②II中,碎瓷片的作用是____________________。
③该水样的化学需氧量(COD)= ______________________(用含c、Va、Vb的表达式表示).
用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液,实验装置如图①。电解过程中的实验数据如图②,横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量,纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。则下列说法正确的是
A.电解过程中,b电极表面先有红色物质析出,后有气泡产生 |
B.a电极上发生的反应方程式为:2H+ +2e- = H2↑和 4OH--4e- = 2H2O + O2↑ |
C.曲线0~P段表示H2和O2混合气体的体积变化,曲线P~Q段表示O2的体积变化 |
D.从P到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为12g·mol-1 |
如图所示,其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O,下列说法正确的是
A.甲池是电能转化为化学能的装置,乙、丙池是化学能转化电能的装置 |
B.甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH-6e-+2H2O===CO32-+8H+ |
C.反应一段时间后,向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度 |
D.甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体 |
铬化学丰富多彩,由于铬光泽度好,常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各 种性能的不锈钢,CrO3 大量地用于电镀工业中。
(1)在下图装置中,观察到图 1 装置铜电极上产生大量的无色气泡,而图 2 装置中铜电 极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体。
图 2 装置中铬电极的电极反应式______________________
(2)最近赣州酒驾检查特别严,利用 CrO3具有强氧化性,有机物(如酒精)遇到 CrO3时,猛烈反应,CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3],另该过程中乙醇被氧化成乙酸, 从而增强导电性,根据电流大小可自动换算出酒精含量。写出该反应的化学方程式为_________________________
(3)虽然铬加到铁中可将铁做成不锈钢可减少金属腐蚀,但 生产成本高,生活中很多情况下还是直接使用钢铁,但易腐蚀, 利用右图装置,可以模拟铁的电化学防护。若 X 为碳棒,为 减缓铁的腐蚀,开关 K 应置于________处。若 X 为锌,开关K 置于________处。
(4)CrO3 和 K2Cr2O7 均易溶于水,这是工业上造成铬污染的 主要原因。净化处理方法之一是将含+6 价 Cr 的废水放入电解槽内,用铁作阳极,加入 适量的 NaCl 进行电解:阳极区生成的 Fe2+和 Cr2O72-发生反应,生成的 Fe3+和 Cr3+在阴极 区与OH-结合生成 Fe(OH)3和 Cr(OH)3沉淀除去【已知某条件下的KspFe (OH)3 = 3.0×10-31, KspCr(OH)3 = 6.0×10-38】。已知电解后的溶液中 c(Fe3+)为 2.0×10-6 mol·L1,则溶液中c(Cr3+)为______________mol·L-1。
(1) 图中A为直流电源,B为浸透饱和氯化钠和酚酞溶液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后,发现B上的c点显红色。
①电源A中a点为________极。
②滤纸B上发生的总反应的离子方程式为 。
③欲在电镀槽中实现铁上镀锌,接通K点,使c、d两点短路,则电极e上发生的反应为 ,电镀槽中盛放的电镀液可以是________或________。
(2)加碘盐中的KIO3也可以用电化学氧化法制取:电解KI溶液可以制取KIO3。则电解时阳极材料可选用 (填“石墨”或“铜”)。写出该电极反应方程式
工业废水随意排放会造成严重污染,根据成分不同可采用不同的处理方法。
(1)电池生产工业废水中常含有Cu2+等重金属离子,常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2。
①请用离子方程式说明上述除杂的原理______________________。
②FeS高温煅烧产生的SO2气体通入下列溶液中,能够产生沉淀的是_________(填序号)
A.Ba(NO3)2 B.BaCl2
C.Ba(OH)2 D.溶有NH3的BaCl2溶液
③已知元素在高价态时常表现氧化性,若在酸性CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液,加热,生成CuCl沉淀,则生成CuCl的离子方程式是___________。
(2)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-)时,在废水中加入适量NaCl,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在如下反应Cr2O72+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+ 以Cr(OH)3形式除去,下列说法不正确的是______(填序号)
A.阳极反应为Fe-2e-═Fe2+
B.电解过程中溶液pH减小
C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D.电路中每转移12 mol电子,最多有2mol Cr2O72-被还原
(3)废氨水可以转化成氨,氨再设计成碱性燃料电池。右图是该燃料电池示意图,产生的X气体可直接排放到大气中,a电极作_________极(填“正”“负”“阴”或“阳”),其电极反应式为___________。
以石墨电极电解200 mL CuSO4溶液,电解过程中转移电子的物质的量n(e—)与产生气体体积V(g)(标准状况)的关系如下图所示。下列说法中正确的是( )
A.电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2mol/L |
B.电解后所得溶液中c(H+)=2mol/L |
C.当n(e—)=0.6mol时,V(H2)∶V(O2)=3∶2 |
D.向电解后的溶液中先后加入16gCuO和3.6g水,则溶液可恢复为电解前的浓度 |
右图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为:
2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O
(1)请回答图中甲、乙两池的名称。甲电池是 装置,乙池是 装置。
(2)请回答下列电极的名称:通入CH3OH的电极名称是 ,B(石墨)电极的名称是 。
(3)写出电极反应式:
通入O2的电极的电极反应式是 。
A(Fe)电极的电极反应式为 。
(4)乙池中反应的化学方程式为 。
(5)当乙池中A(Fe)极的质量增加5.40g时,甲池中理论上消耗O2 mL(标准状况下)
氯碱工业是以电解饱和食盐水为原理的重要化工生产业。
(1)电解饱和食盐水的化学方程式是
(2)电解时阳极区溶液的pH用盐酸控制在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 ;
(3)用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。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______________(填化学式)和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO42-,解释其原因
[已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp(BaCO3)=5.1×10-9]。
(4)食盐水中若含有NH4+,会在阳极产生难溶于水的NCl3,写出该电极反应式_________________
将0.2molAgNO3、0.4molCu(NO3)2、0.6molKCl溶于水,配成100mL溶液,用惰性电极电解一段时间后,若在一极析出0.3molCu,此时在另一极上产生的气体体积(标准状况)为
A.3.36L | B.4.48L | C.5.6L | D.6.72L |
某同学按下图所示的装置进行试验。A、B为两种常见金属,它们的硫酸盐可溶于水。当K闭合时,在交换膜处SO42一从右向左移动。下列分析错误的是
A.金属活动性A强于B
B.反应初期,y电极的电极反应为:2Cl--2e-=Cl2↑
C.反应初期,x电极周围出现白色沉淀,后来电极附近沉淀溶解
D.电解一段时间后将AlCl3溶液倒入烧杯并搅拌可得到偏铝酸盐溶液
工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大损害,必须进行处理,常用的处理方法有两种。
方法1:还原沉淀法
该法的工艺流程为
其中第①步存在下列平衡:2CrO42- (黄色) +2H+ Cr2O72-(橙色) +H2O
(1)若平衡体系的pH=2,该溶液显 色。
(2)能说明第①步反应达平衡状态的是 。
A.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同
B.2V(Cr2O72-)=V(CrO42-)
C.溶液的颜色不变
(3)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡
Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq) Ksp Cr(OH)3="c" (Cr3+)∙c3(OH-)=10-32
常温下,要使c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH应调至__________。
方法2电解法:
该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水,随着电解的进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。
(4)用Fe做电极的原因为 。
(5)在阴极附近溶液pH升高的原因(用电极反应式解释) ,溶液中同时生成的沉淀还有 。