Question

【题目】按如图所示装置进行下列不同的操作，请回答有关问题：操作：①只接通K1；②只接通K2；③只接通K3；④都断开。

（1）铁棒的腐蚀速率由大到小的顺序是____(填操作序号)。

（2）原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、SO42-等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl（盐酸）③BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是_____（填序号）。

（3）若把U形管中的NaCl溶液换成100mL0.1mol/L的CuSO4溶液，且只进行操作②，则当电路中通过0.01mol电子时：(填“铁”或“石墨”)____电极增重_____g，此时溶液的pH=_____(忽略溶液体积变化)。

（4）若把U形管中的NaCl溶液换成加入了2molAgNO3、1molNa2SO4和1molBaCl2后的溶液，且只进行操作②，则装置中可观察到的现象为：____。通电一段时间后，氧化产物与还原产物的质量比为_____。

Answer 1

【答案】①＞③＞④＞② ③①② 铁 0.32 1 两个电极上都产生气泡，U型管左右两边液面下降，产生的气体体积比约为2：1，漏斗中液面上升（或两个电极上都产生气泡，U型管左右两边液面下降，漏斗中液面上升） 8：1

【解析】

(1)铁腐蚀的速度由大到小的顺序是：作电解池阳极＞原电池负极＞不形成电池＞电解池阴极；

(2)抓住除钡离子要放在除碳酸根离子前即可得到顺序关系；

(3)若把 U 形管中的 NaCl 溶液换成100mL0.1 mol/L 的 CuSO4溶液，且只进行操作②，得到电解池，Fe作阴极，氢离子得电子的还原反应，石墨碳棒作阳极，氢氧根离子失电子的氧化反应4OH--4e-=O2↑+2H2O，据电子守恒进行计算即可；

(4)把 U 形管中的 NaCl 溶液换成加入了2mol AgNO3、1mol Na2SO4 和 1mol BaCl2后的溶液，硫酸根离子和钡离子、氯离子和银离子之间反应得到沉淀，实际得到硝酸钠溶液，只进行操作②，相当于电解硝酸钠，实质是电解水，据电子守恒进行计算即可。

(1)只接通K1时，该装置是电解池，铁作阳极，腐蚀最快，只闭合K3时，该装置构成原电池，铁作负极发生吸氧腐蚀，腐蚀较快，只闭合K2时，该装置构成电解池，铁作阴极而被保护，所以铁腐蚀的速度由大到小的顺序是：只接通K1＞只闭合K3＞都断开＞只闭合K2，即铁棒的腐蚀速率由大到小的顺序是①＞③＞④＞②；

(2)应先加入过量BaCl2，除去SO42-，然后加过量Na2CO3，可除去Ca2+、Mg2+、Fe3+等，过滤后加入盐酸可除去Na2CO3，故试剂添加的合理顺序是③①②；

(3)若把U形管中的NaCl溶液换成100mL0.1mol/L的CuSO4溶液，且只进行操作②，得到电解池，Fe作阴极，铜离子得电子的还原反应Cu2++2e-=Cu，则当电路中通过0.01mol电子时，产生金属铜质量0.005mol×64g/mol=0.32g，石墨碳棒作阳极，氢氧根离子失电子的氧化反应4OH--4e-=O2↑+2H2O，则当电路中通过0.01mol电子时，消耗氢氧根离子是0.01mol，溶液氢离子是0.01mol，氢离子浓度为=0.1mol/L，pH=1；

(4)把U形管中的NaCl溶液换成加入了2molAgNO3、1molNa2SO4和1molBaCl2后的溶液，硫酸根离子和钡离子、氯离子和银离子之间反应得到沉淀，实际得到硝酸钠溶液，只进行操作②，相当于电解硝酸钠，实质是电解水，金属铁是阴极，氢离子得到电子产生氢气(还原产物)，石墨电极是阳极，氢氧根失电子产生氧气(氧化产物)，阴阳两极产生的气体体积比约为2:1，通电一段时间后，氧化产物与还原产物的质量比为8:1。