高中化学电解原理的应用实验试题

【化学ーー选修2:化学与技术】

高锰酸钾（ ${\mathrm{KMnO}}_4$ ）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿（主要成分为 ${\mathrm{MnO}}_2$ ）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:

回答下列问题:

(1) 原料软锰矿与氢氧化钾按 $1\mathrm{ }:1$ 的比例在 "烘炒锅"中混配，混配前应将软锰矿粉碎, 其作用是        。                 

(2) "平炉"中发生的化学方程式为           .

（3）"平炉"中需要加压，其目的是         。

(4) 将 ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 转化为 ${\mathrm{KMnO}}_4$ 的生产有两种工艺。

① $\mathrm{"}{\mathrm{CO}}_2$ 歧化法" 是传统工艺, 即在 ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 溶液中通入 ${\mathrm{CO}}_2$ 气体, 使体系呈中性或弱碱性,

${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 发生歧化反应，反应中生成 ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4\mathrm{，}{\mathrm{MnO}}_2$ 和       (写化学式)。

② "电解法" 为现代工艺, 即电解 ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 水溶液, 电解槽中阳极发生的电极反应为    , 阴极逸出的气体是_        。

③ "电解法" 和 $\mathrm{"}{\mathrm{CO}}_2$ 歧化法" 中, ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 的理论利用率之比为 _                。   

（5）高锰酸钾纯度的测定：称取 $1.0800\mathrm{g}$ 样品, 溶解后定容于 $100\mathrm{mL}$ 容量瓶中, 摇匀。取浓度为 $0.2000\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ 的 ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{O}}_4$ 标准溶液 $20.00\mathrm{mL}$ , 加入稀硫酸酸化，用 ${\mathrm{KMnO}}_4$ 溶液平行滴定三次, 平均消耗的体积为 $24.48\mathrm{mL}$ , 该样品的纯度为          。            

(列出计算式即可, 已知 $2Mn{O}_4^{-}+5H_2{C}_2{O}_4+6H^{+}=2M{n}^{2+}+10C{O}_2\uparrow +8H_{2}O$ ) 。

${\mathrm{NaClO}}_2$ 是一种重要的杀菌消毒剂, 也常用来漂白织物等, 其一种生产工艺如下:

回答下列问题:

(1) ${\mathrm{NaClO}}_2$ 中 $\mathrm{Cl}$ 的化合价为_      。

(2) 写出 "反应"步骤中生成 ${\mathrm{ClO}}_2$ 的化学方程式                    。

(3) "电解"所用食盐水由粗盐水精制而成, 精制时，为除去 ${\mathrm{Mg}}^{2+}$ 和 ${\mathrm{Ca}}^{2+}$ , 要加入的试剂分别为       、      。"电解" 中阴极反应的主要产物是_             。

(4) "尾气吸收"是吸收 "电解"过程排出的少量 ${\mathrm{ClO}}_2$ 。此吸收反应中, 氧化剂与还原剂的

物质的量之比为            ，该反应中氧化产物     。

（5）"有效氯含量"可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力, 其定义是：每克含氯消毒剂的氧化

能力相当于多少克 ${\mathrm{Cl}}_2$ 的氧化能力。 ${\mathrm{NaClO}}_2$ 的有效氯含量为          。(计算结果保留两位小数)

化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：

（1）氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图（a）所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许 　 离子通过，氯气的逸出口是 　 　（填标号）。

（2）次氯酸为一元弱酸，具有漂白和杀菌作用，其电离平衡体系中各成分的组成分数δ[δ（X） $=\frac{c\left(X\right)}{c\left(\mathit{HClO}\right)+c\left(\mathit{Cl}{O}^{-}\right)}$ ，X为HClO或ClO ^﹣]与pH的关系如图（b）所示。HClO的电离常数K _a值为 　 　。

（3）Cl ₂O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl ₂反应来制备，该反应为歧化反应（氧化剂和还原剂为同一种物质的反应）。上述制备Cl ₂O的化学方程式为 　 　。

（4）ClO ₂常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO ₂、NaHSO ₄、NaHCO ₃的"二氧化氯泡腾片"，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO ₂溶液。上述过程中，生成ClO ₂的反应属于歧化反应，每生成1mol ClO ₂消耗NaClO ₂的量为 　 　mol；产生"气泡"的化学方程式为 　 　。

（5）"84消毒液"的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是 　 　（用离子方程式表示）。工业上是将氯气通入到30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1000kg该溶液需消耗氯气的质量为 　 　kg（保留整数）。

下列物质中，属于电解质的是

A．硝酸钾

B．盐酸

C．酒精

D．铜

仅能在水溶液中导电的电解质是(    )

A．KOH

B．Na2SO4

C．CO2

D．HCl

下列各组关于强电解质.弱电解质.非电解质的归类正确的（    ）

	A	B	C	D
强电解质	Fe	NaCl	CaCO3	HNO3
弱电解质	CH3COOH	NH3	H2CO3	Fe(OH)3
非电解质	蔗糖	BaSO4	C2H5OH	H2O

 

下列说法中正确的是

A．氯化钠水溶液在电流的作用下电离出Na^＋和Cl^－

B．二氧化碳的水溶液能够导电，故二氧化碳属于电解质

C．碳酸氢钠在水中电离的离子方程式为NaHCO3＝Na^＋+H^++CO2- 3

D．碳酸钠属于电解质

下列叙述正确的是

A．SO2的水溶液能导电，所以SO2是电解质

B．酸式盐的水溶液呈酸性

C．醋酸溶液中醋酸的电离程度随温度的升高而增大

D．FeCl3的溶液加热蒸干可得到FeCl3的晶体。

根据要求回答下列各题：
Ⅰ．现有①Na₂O  ②SO₃  ③铁  ④蔗糖  ⑤冰醋酸（纯醋酸晶体）  ⑥KNO₃晶体  ⑦氢氧化钠溶液等物质，请填空回答（填序号）：
以上物质在常温下（1）能导电的是              ；
（2）属于非电解质的是               ；
（3）属于电解质的是              。
Ⅱ．离子反应为中学化学中重要反应类型，在发生离子反应的反应物或生成物中，一定存在下列________（填序号）
①单质   ②氧化物    ③电解质    ④盐    ⑤化合物

（1）MgCl₂的摩尔质量是        ；0.1mol CO₂在标准状况下体积约是        ；0.2 mol·L^-1的Cu(NO₃)₂溶液中NO₃^-的物质的量浓度是         。
（2）现有以下物质：①熔融NaCl ②液氨 ③醋酸水溶液 ④HCl气体 ⑤酒精(C₂H₅OH)。请用相应序号填空：能导电的是        ；属于电解质的是        。
（3）CH₃COOH的电离方程式为        。

下列各组物质中，都是弱电解质的是（   ）

A．HBr、HCl、AgCl	B．CaCO3、CH3COONa、NaHSO4
C．HClO、HF、NH3	D．H2CO3、CH3COOH、H2S

生活中为了延长鲜花的寿命，通常会在花瓶中加入鲜花保鲜剂。下表是0.5 L某种鲜花保鲜剂中含有的成分及含量，阅读后回答下列问题：

成分	质量（g）	摩尔质量（g/mol）
蔗糖（C12H22O11）	25.00	342
硫酸钾（K2SO4）	0.25	174
高锰酸钾（KMnO4）	0.25	158
阿司匹林（C9H8O4）	0.17	180
硝酸银（AgNO3）	0.02	170

（1）鲜花保鲜剂的下列成分中，属于电解质的是___________（填序号）。
a．蔗糖     b．硫酸钾      c．硝酸银
（2）欲配制500 mL该鲜花保鲜剂，现已提供下列仪器：①胶头滴管、②量筒、③烧杯、④ 药匙、⑤玻璃棒、⑥天平，如要完成实验，缺少的玻璃仪器还有_______________（写仪器名称）。
（3）写出该鲜花保鲜剂中K⁺的物质的量浓度的计算式：___________________ mol/L（可以不化简）。

下列表格中各项都正确的一组是(     )

类别选项	碱	盐	电解质	非电解质
A	烧碱	小苏打	BaSO4	干冰
B	纯碱	CaCO3	NH3•H2O	Fe
C	胆矾	食盐	石墨	醋酸
D	KOH	CuSO4	Na2SO4	KClO3

 

今有七种物质：①铝片 ②KNO₃ ③氯气 ④NaCl晶体 ⑤液态氯化氢 ⑥石灰水 ⑦乙醇，属于电解质的是           ，属于非电解质的是           。

下列属于电解质的是

A．酒精

B．CO2

C．盐酸

D．NaOH