题目内容
【题目】如图所示,某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理, 其中乙装置中 X 为阳离子交换膜。
根据要求回答相关问题:
(1)写出负极的电极反应式_____
(2)写出石墨电极的电极反应式_____________
(3)反应一段时间后,乙装置中生成氢氧化钠主要在_________(填“铁极”或“石墨极”)区。
(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质,丙装置中阳极上电极反应式为_________,反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)若在标准状况下,有 2.24 L 氧气参加反应,则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数目为_____;丙装置中阴极析出铜的质量为_____。
【答案】CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O 2Cl--2e-═Cl2↑ 铁极 Cu-2e-=Cu2+和Zn-2e-=Zn2+ 减小 0.2×6.02×1023 12.8g
【解析】
(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,投放燃料的电极是负极,负极上燃料失电子发生氧化反应,投放氧化剂的电极是正极,正极上氧化剂得电子发生还原反应;
(2)电解饱和氯化钠溶液时,连接原电池负极的电极是阴极,连接原电池正极的电极是阳极,阳极上氯离子放电,阴极上氢离子放电,注意如果活泼电极作阳极,则阳极上电极材料放电而不是溶液中阴离子放电;
(3)电解饱和氯化钠溶液时,阴极上氢离子放电,导致氢氧根离子浓度大于氢离子浓度而使溶液呈碱性;
(4)粗铜精炼时,粗铜作阳极,阳极上金属失电子,阴极上铜离子得电子,根据阴阳极上金属的变化确定溶液中铜离子是否变化;
(5)串联电池中转移电子数相等,根据转移电子数相等计算乙装置中铁电极上生成的气体的分子数及丙装置中阴极析出铜的质量。
(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O;
(2)乙池有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为:2Cl--2e-═Cl2↑;
(3)乙池中阴极是铁,阳极是碳,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电,导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度溶液呈碱性,所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区;
(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质,阳极上除了铜,还有锌失电子进入溶液,发生的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+和Zn-2e-=Zn2+,阴极上析出铜,根据转移电子数相等知,阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜,所以丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将减小;
(5)根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气和铜的关系式为:O2~~~~~2H2~~~~~2Cu,设生成氢气的分子数是x,生成铜的质量是y,则乙装置中铁电极上生成的氢气的分子数目为2mol×6.02×1023mol-1=0.2×6.02×1023;丙装置中阴极析出铜的质量为×2×64g/mol=12.8g。
【题目】以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水,关于两个电解池反应的说法正确的是( )
A.阳极反应式相同
B.电解结束后所得液体的pH相同
C.阴极反应式相同
D.通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压)
【题目】乙二酸俗称草酸(结构简式为HOOC﹣COOH,可简写为H2C2O4),它是一种重要的化工原料.(常温下0.01mol/L的H2C2O4、KHC2O4、K2C2O4溶液的pH如表所示.)
H2C2O4 | KHC2O4 | K2C2O4 | |
pH | 2.1 | 3.1 | 8.1 |
填空:
(1)写出H2C2O4的电离方程式_______.
(2)KHC2O4溶液显酸性的原因是_____;向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性,此时溶液里各粒子浓度关系正确的是______.
a.c(K+)=c(HC2O4﹣)+c(H2C2O4)+c(C2O42﹣)
b.c(Na+)=c(H2C2O4)+c(C2O42﹣)
c.c(K+)+c(Na+)=c(HC2O4﹣)+c(C2O42﹣)
d.c(K+)>c(Na+)
(3)H2C2O4与酸性高锰酸钾溶液反应,现象是有气泡(CO2)产生,紫色消失.写出反应的离子方程式______;又知该反应开始时速率较慢,随后大大加快,可能的原因是_______.
(4)某同学设计实验如图所示:两个烧杯中的试管都分别盛有2mL 0.1 mol/L H2C2O4溶液和4mL 0.1mol/L 酸性KMnO4溶液,分别混合并振荡,记录溶液褪色所需时间.该实验目的是研究________,但该实验始终没有看到溶液褪色,推测原因_______.
(5)已知草酸(H2C2O4)受热分解的化学方程式为:H2C2O4→H2O+CO↑+CO2↑,写出FeC2O4在密闭容器中高温分解的化学方程式________.
【题目】环己酮是一种重要的有机化工原料。实验室合成环己酮的反应如下:
环己醇和环己酮的部分物理性质见下表:
物质 | 相对分子质量 | 沸点(℃) | 密度(g·cm-3,20℃) | 溶解性 |
环己醇 | 100 | 161.1 | 0.9624 | 能溶于水和醚 |
环己酮 | 98 | 155.6 | 0.9478 | 微溶于水,能溶于醚 |
现以20 mL环己醇与足量Na2Cr2O7和硫酸的混合液充分反应,制得主要含环己酮和水的粗产品,然后进行分离提纯。分离提纯过程中涉及的主要步骤(未排序):
a.蒸馏,除去乙醚后,收集151~156℃馏分;
b.水层用乙醚(乙醚沸点34.6 ℃,易燃烧)萃取,萃取液并入有机层;
c.过滤;
d.往液体中加入NaCl固体至饱和,静置,分液;
e.加入无水MgSO4固体,除去有机物中少量水。
回答下列问题:
(1)上述分离提纯步骤的正确顺序是__________ (填字母)。
(2)b中水层用乙醚萃取的目的是_______。
(3)以下关于萃取分液操作的叙述中,不正确的是__________。
A.水溶液中加入乙醚,转移至分液漏斗中,塞上玻璃塞,如图用力振荡
B.振荡几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气
C.经几次振荡并放气后,手持分液漏斗静置待液体分层
D.分液时,需先将上口玻璃塞打开或玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔,再打开旋塞待下层液体全部流尽时,再从上口倒出上层液体
(4)在上述操作d中,加入NaCl固体的作用是__________。蒸馏除乙醚的操作中采用的加热方式为________。
(5)蒸馏操作时,一段时间后发现未通冷凝水,应采取的正确方法是______。