题目内容
【题目】如图所示2套实验装置,分别回答下列问题。
(1)装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后,取玻璃筒内的溶液滴入铁氰化钾溶液,可观察到蓝色沉淀,表明铁被__________(填“氧化“或“还原”);向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液,可观察到碳棒附近的溶液变红,该电极反应为______________________。
(2)装置2中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液,乙烧杯盛放100 mL 0.5mol/L的CuSO4溶液。反应一段时间后,停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞,观察到石墨电极附近首先变红。
①电源的M端为__________极;甲烧杯中Cu电极的电极反应为__________。
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为______________________________。
③取出乙溶液中Cu电极,洗涤、干燥、称量、电极增重0.64 g,甲烧杯中石墨电极产生的气体标准状况下体积为__________mL。若想使乙烧杯中电解质溶液复原,可以加入的物质是:__________(填字母)。(Cu的原子量为64)
A. CuO B. Cu(OH)2 C. Cu2(OH)2CO3 D. CuCO3 E. CuSO4
【答案】氧化 O2+4e-+2H2O==4OH- 正 Cu-2e-==Cu2+ 2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 224 AD
【解析】
(1)装置1为铁的吸氧腐蚀实验,发生电化学腐蚀,铁钉附近的溶液有蓝色沉淀,表明铁被氧化,铁为负极,电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-;
(2)①M端为正极,N端为负极,阴极反应为Cu-2e-═Cu2+;
②电解的离子方程式为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+;
③根据电极反应和电极上转移电子的数目相等进行计算。
(1)装置1为铁的吸氧腐蚀实验,发生电化学腐蚀,铁钉附近的溶液有蓝色沉淀,表明铁被氧化,铁为负极,碳为正极,观察到碳棒附近的溶液变红,说明在碳极上氧气得电子生成OH-离子,反应的电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-,故答案为:氧化,O2+4e-+2H2O═4OH-。
(2)①反应一段时间后,停止通电.向甲烧杯中滴入几滴酚酞,观察到石墨电极附近首先变红,说明在石墨电极上生成OH-离子,电极反应为:2H2O+2e-═2OH-+H2↑,发生还原反应,为电解池的阴极,连接电源的负极,即M端为正极,N端为负极,阴极反应为Cu-2e-═Cu2+,故答案为:正;Cu-2e-═Cu2+。
②乙烧杯电解硫酸铜溶液,石墨为阳极,电极反应为4OH--4e-═O2↑+H2O,Cu为阴极,电极反应为Cu2++2e-═Cu,电解的总反应为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+,
故答案为:2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+;
③取出Cu电极,洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g,则生成Cu的物质的量为0.64g/64g/mol=0.01mol,转移的电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol,根据甲烧杯产生气体的电极反应计算生成气体的体积,
2H2O+2e-═2OH-+H2↑,
2mol 22.4L
0.02mol V
V=22.4L×0.02mol/2mol=0.224L,即224ml。
由电解总反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+4H2SO4,根据析出什么加入什么的原则,则应往溶液中加入CuO或CuCO3,故AD正确。
故答案为:224,AD。
【题目】目前我国主要采用硫酸法生产钛白(TiO2),每年产生至少100万吨钛白废液,其中含H2SO4约20%,还有少量Fe2+、TiO2+、Al3+。利用钛白废液浸出氧化锌生产七水硫酸锌,具有原料易得、工艺简单、回收率高和产品纯度高等优点。生产流程简化如下:
回答下列问题:
(1)“浸出”时发生的主要反应的离子方程式为_______。
(2)为寻找“浸出”的最佳条件,做9组对比实验得下表:
因素 | 温度/℃ | 反应时间/h | 固液比 | 产率/% |
1 | 70 | 2 | 1∶6.5 | 79.83 |
2 | 70 | 3 | 1∶7.5 | 86.18 |
3 | 70 | 4 | 1∶8.5 | 84.33 |
4 | 80 | 2 | 1∶7.5 | 83.06 |
5 | 80 | 3 | 1∶8.5 | 87.02 |
6 | 80 | 4 | 1∶6.5 | 95.38 |
7 | 90 | 2 | 1∶8.5 | 83.58 |
8 | 90 | 3 | 1∶6.5 | 88.95 |
9 | 90 | 4 | 1∶7.5 | 89.64 |
由表中数据可知,“浸出率”最高时的反应条件是_______。
(3)从生产实际考虑,调滤液的pH时选择加入石灰乳的原因是_______。
(4)常温下,按1:6固液质量比反应的浸出液中锌离子浓度最大值约为2.5mol/L,若Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17,lg4.8≈0.68。则加入石灰乳调节的pH应不超过______(保留一位小数)。
(5)在加热下鼔入空气时,发生反应的化学方程式是___,此时TiO2+也会水解生成H2TiO3沉淀,发生反应的离子方程式为_____。
(6)加热下加入H2O2目的是进一步氧化除杂,氧化产物为__。抽滤得到的滤渣主要成分有___和H2TiO3(填化学式)。