题目内容
如下图电解装置中,电极A是由金属M制成的,B、C和D都是铂电极,甲中的电解质溶液为MSO4,乙中的电解质为H2SO4.E、F是外接直流电源的两极,电路接通后,电极B上有金属M析出.(已知金属M无变价)
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(1)电池中E是_________极,F是_________极.
(2)A极上电极反应为_________,B极上电极反应为_________,C极上电极反应为_________,D极上电极反应为_________.
(3)当电路中通过2.408×1022个电子时停止电解,发现B极上析出1.27 g M,则金属M的相对原子质量为_________.
(4)如果再将外接直流电源的正负极交换接入原电路,当通过1 mol电子后,B极的电极反应为_________.
解析:
答案:(1)正 负
( 2)M-2e-
M2+ M2++2e-
M
4OH--4e-
2H2O+O2↑ 4H++4e-
2H2↑
(3)63.5
(4)4OH--4e-
2H2O+O2
解析:由甲装置B上有金属M析出,可得B端为阴极,进而得电源E为正极,F为负极,这样容易得A、B、C、D分别为阳极、阴极、阳极、阴极,电极反应容易写出.由B极电极反应M2++2e-→M,得M的物质的量为
=0.02 mol,进而M的相对原子质量为
=63.5.
若将电源正负极互换,B端则为阳极,电极反应为4OH--4e-
2H2O+O2↑.
(9分)某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,流程如下:
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阴离子膜法电解装置如下图所示:
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(1)写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式: 。
(2)已知Ksp
(Fe(OH)3) = 4 ´10–38,假设溶液中Fe3+离子浓度为0.1 mol·L–1,则开始生成Fe(OH)3
沉淀的pH是_________,沉淀完全的pH是_________。(可能用到的数据:lg
=
-0.1 lg
=0.2)
(3)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表:
|
离子 |
Fe3+ |
A13+ |
Fe2+ |
Mn2+ |
Mg2+ |
|
开始沉淀的pH |
1.2 |
3.7 |
7.0 |
7.8 |
9.3 |
|
沉淀完全的pH |
3.7 |
4.7 |
9.6 |
9.8 |
10.8 |
加氨水调节溶液的pH等于6,则“滤渣(待处理)”的成分是 (写化学式),滤液中含有的阳离子有H+和 (写符号)。
(4)在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣A中也无MnO2,请用离子方程式解释原因: 。
(5)电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向,则A电极是直流电源的 极。实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,阳极的电极反应式为 。
(6)该工艺之所以采用阴离子交换膜,是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费,写出该副反应的电极反应式: 。