高中化学探究电解池作用实验题

亚硝酸钠（NaNO₂）是重要的防腐剂。某化学兴趣小组尝试制备亚硝酸钠，查阅资料：①HNO₂为弱酸，在酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn^2＋且无气体生成。
②NO不与碱反应，可被酸性KMnO₄溶液氧化为硝酸
探究一 亚硝酸钠固体的制备
以碳和浓硝酸为起始原料，设计如下装置利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠。（反应方程式为2NO＋Na₂O₂=2NaNO₂，部分夹持装置和A中加热装置已略）

（1）写出装置A烧瓶中发生反应的化学方程式                          。
（2）有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠，为排除干扰应在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应是         （填字母）。
A．浓H₂SO₄   B．碱石灰  C．无水CaCl₂
探究二 亚硝酸钠固体含量的测定及性质验证
称取装置C中反应后的固体4.000g溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000
mol/L酸性KMnO₄溶液进行滴定，实验所得数据如下表所示：

滴定次数	1	2	3	4
KMnO4溶液体积/mL	20.60	20.02	20.00	19.98

 
（3）第一组实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是        （填字母）。
A．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗
B．锥形瓶洗净后未干燥
C．滴定终了仰视读数
（4）根据表中数据，计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数                    。
（5）亚硝酸钠易溶于水，将0.2mol·L^-1的亚硝酸钠溶液和0.1mol·L^-1的盐酸等体积混合，混合后溶液呈酸性，则混合后溶液中离子浓度由大到小的顺序为           。
探究三  反应废液的处理
反应后烧瓶A中仍然存在一定量的硝酸，不能直接排放，用NaOH溶液调成中性，再用电化学降解法进行处理。25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7变为12。电化学降解NO₃^-的原理如右图所示。
（6）电源正极为       （填A或B），阴极反应式为                       。

工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产粗钢。
（1）该工艺的中间过程会发生反应：2Cu₂O+Cu₂S6Cu+SO₂↑，反应的氧化剂是         。
（2）火法熔炼的粗铜含杂质较多。某化学研究性学习小组在实验室条件下用CuSO₄溶液作电解液来实现粗铜的提纯，并对电解后溶液进行净化除杂和含量测定。
实验一 粗铜的提纯粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应），电解时粗铜应与电源的        极相连，阴极上的电极反应式为              。
实验二 电解后溶液的净化除杂在精炼铜的过程中，电解液中c（Cu²⁺）逐渐下降，c（Fe²⁺）、c（Zn²⁺）会逐渐增大，所以需定时除去其中的Fe²⁺、Zn²⁺。甲同学参考下表的数据，设计了如下方案：

试剂a是               （填化学式），其目的是             ；该方案能够除去的杂质离子是           （填离子符号）。
实验三 电解后溶液离子含量的测定
乙同学设计了如下方案：

则100mL溶液中Cu²⁺的浓度为         mol·L^-1，Fe²⁺的浓度为         mol·L^-1。

某化学兴趣小组拟采用下图所示装置电解饱和氯化钠溶液制备H₂，通过H₂还原氧化铜测定Cu的相对原子质量Ar（Cu），同时检验Cl₂的氧化性（图中夹持和加热仪器已略去）。

（1）直流电源中的X极为      极（填“正”、“负”、“阴”或“阳”）；写出甲装置U形管中反应的离子方程式：             ；实验开始后，用铁棒作电极的一侧的实验现象是   。
（2）为完成上述实验，正确的链接顺序为：a连     ，b连   （填写连接的字母）。
（3）装置乙中的G瓶内溶液可能为     （填字母）。

A．淀粉KI溶液

B．NaOH溶液

C．Na2S溶液

D．Na2SO3溶液

H瓶内的反应的离子方程式为：               。
（4）在对硬质玻璃试管里的氧化铜粉末加热前需要进行的操作为：                。
（5）装置丙中N瓶内盛放的试剂为     ，作用是              。
（6）为了测定Cu的相对原子质量，某同学通过实验测得如一下数据：
I．氧化铜样品质量为m₁g
Ⅱ．反应后硬质玻璃管中剩余固体质量为m₂g
Ⅲ．反应前后U形管及其固体质量差为m₃g
Ⅳ．反应前后瓶及其液体质量差为m₄g
①请选择理论上误差最小的一组数据计算Ar（Cu），Ar（Cu）=             。
②如果选用其它数据进行计算，会导致Ar（Cu）    （填“偏大”、“偏小”或“无影响”），理由是                                                           。

碘酸钾（KIO₃）晶体是我国规定的食盐加碘剂。它通常是以碘为原料与过量KOH溶液通过下列反应制得：3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O，再将KI和KIO₃的混合溶液电解，将其中的I^―转化为IO₃^―，装置如图。

（1）在反应3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为        。
（2）电解前，将KI和KIO₃混合溶液加入阳极区；将氢氧化钾溶液加入阴极区。电解槽用水冷却。电解时，阳极上的电极反应                      ；阴极上得到的气体产物为                 ；
（3）某同学查资料获知：KIO₃在酸性介质中与碘化物作用生成单质碘，该反应的离子反应方程式为                 ，为确定电解是否完成，需检验阳极区电解液中是否含有I^―，该同学选用淀粉溶液和稀硫酸进行实验，其它仪器及用品自选，请完成其方案：

实验操作	现象及结论

 
（4）电解完毕，从电解液中得到KIO₃晶体的过程为：

步骤①的操作名称        ，步骤④中洗涤晶体的目的                         。

已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不不反应）。某化学兴趣小组在实验室条件下用以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。
步骤一：电解精制：    
请回答以下问题：
电解时，粗铜应与电源的     极相连。阴极上的电极反应式为                       
电解过程中，硫酸铜的浓度会           （选填：变大、不变、变小）
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

（1）阳极泥的综合利用：
稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：                                                                 
残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的知识，以下是他们获取的一些信息：

序号	反应	平衡常数
1	Au + 6HNO3（浓） Au(NO3)3 + 3NO2↑+ 3H2O	<< 1
2	Au^3++ 4Cl^—  AuCl4^—	>>1

 
从中可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比1∶3的混合物），请你简要解释金能够溶于王水的原因：                                              
（2）滤液含量的测定：以下是该小组探究滤液的一个实验流程：

则100mL滤液中Cu²⁺的浓度为            mol·L^-1，Fe²⁺的浓度为        mol·L^-1

电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y都是惰性电极，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
⑴若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两极各滴入几滴酚酞试液，则

①写出电解饱和NaCl溶液的化学方程式                   
②电解池中X极附近观察到的现象是           。
③Y电极上的电极反应式为                    ，
检验该电极反应产物的方法是                         。
⑵如果用电解法精炼铜，电解液a选用CuSO₄溶液，则
①X电极的材料是       ，电极反应式为                          
②Y电极的材料是       ，电极反应式主要为                          
（说明：杂质发生的电极反应不必写出）

(14分）在工业生产和日常生活中有重要用途。 I.工业上用钛矿石(,含等杂质）经过下述反应制得：

其中，步骤②发生的反应为：
(1)净化钛矿石时，是否需要除去杂质FeO? ______ (填“需要”或“不需要”)。
(2)  净化钛矿石时，需用浓氢氧化钠溶液来处理，写出该过程中发生反应的化学方程式: __________________
II. TiO2可通过下述两种方法制备金属钛：
“方法一”是电解TiO2来获得Th将处理过的TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解液，用碳块作电解槽池。
(3)阴极反应的电极反应式为__________________
“方法二”是先将TiO2与 Cl2、C反应得到TiCl4,再用镁还原得到TL因下述反应难于发生：
所以不能直接由Ti02和Cl2反应（即氯化反应）来制取TiCl4。当往氯化反应体系中加入碳后，碳与上述反应发生耦合，使得反应在高温条件下能顺利进行。
(4)  己知:
请写出与Cl2、C反应制取TiO4的热化学方程式：____________
(5)从化学平衡的角度解释：往氯化反应体系中加入碳时，氯化反应能顺利进行的原因________________________________________________

(11分) 已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）。某化学兴趣小组在实验室条件下用以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。
步骤一：电解精制：
请回答以下问题：
电解时，粗铜应与电源的     极相连。阴极上的电极反应式为                。
电解过程中，硫酸铜的浓度会           （选填：变大、不变、变小）。
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

（1）阳极泥的综合利用：
稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：          。
残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的知识，以下是他们获取的一些信息：

序号	反应	平衡常数
1	Au + 6HNO3（浓）= Au(NO3)3 + 3NO2↑+ 3H2O	<< 1
2	Au^3++ 4Cl^— =" " AuCl4^—	>>1

从中可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比1∶3的混合物），请你简要解释金能够溶于王水的原因：                                           。
（2）滤液含量的测定：
以下是该小组探究滤液的一个实验流程：

则100mL滤液中Cu²⁺的浓度为         mol·L^—1，Fe²⁺的浓度为        mol·L^—1