题目内容

【题目】如图是用两个石墨作电极,电解饱和Na2SO4溶液的装置,U形管内的电解液中事先加有酚酞指示剂。回答下列问题:

(1)根据图示中倒扣试管内的液面高度,判断直流电源左端为______极,Na+通过阳离子交换膜移动的方向为______(填“左→右”或“右→左”)。

(2)电解过程中,有关电极附近溶液颜色变化中正确的是______(填序号)。

①A管溶液由无色变为红色

②B管溶液由无色变为红色

③A管溶液不变色

④B管溶液不变色

(3)写出B管中发生的电极反应______。

(4)检验b管中气体的方法及现象是______。

【答案】负 右→左 ①④ 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 用拇指按住试管口,取出试管,正立后移开拇指,将带火星的木条伸入试管内,带火星的木条复燃

【解析】

用两个石墨作电极电解饱和Na2SO4溶液,实质是电解水,根据a、b倒扣试管内的液面高度可知,a试管收集的气体是氢气、b试管收集的气体是氧气,则A为阴极区、B为阳极区,阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-、阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+,据此分析解答。

(1)用石墨电极电解饱和Na2SO4溶液实质是电解水,根据图示中倒扣试管内的液面高度可知,a试管收集的气体是氢气、b试管收集的气体是氧气,则A为阴极区、B为阳极区,阳极与电源正极相接、阴极与电源负极相接,所以直流电源左端为负极,电解时,电解质溶液中阳离子通过阳离子交换膜移向阴极区A,即Na+通过阳离子交换膜的移动方向:右→左,故答案为:负;右→左;

(2)阴极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,生成的OH-使阴极区酚酞变红,阳极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+,生成H+、阳极区酚酞不变色,即A管溶液由无色变为红色、B管溶液不变色,故答案为:①④;

(3)该电解池中A为阴极区、B为阳极区,所以B管中发生的电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+,故答案为:2H2O-4e-=O2↑+4H+;

(4)电解池中A为阴极区、B为阳极区,b管中气体为氧气,可用带火星的木条检验,操作为:用拇指按住试管口,取出试管,正立后移开拇指,将带火星的木条伸入试管内,带火星的木条复燃,故答案为:用拇指按住试管口,取出试管,正立后移开拇指,将带火星的木条伸入试管内,带火星的木条复燃。

练习册系列答案
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【题目】五氧化二钒用作冶金添加剂,占五氧化二钒总消耗量的 80%以上,其次是用作有机化工的催化剂。为了增加V2O5 的利用率,我们从废钒催化剂(主要成分V2O5、VOSO4、K2SO4、SiO2 和Fe2O3 等) 中回收 V2O5 的一种生产工艺流程示意图:

部分含钒物质在水中的溶解性如表所示,回答下列问题:

物质

VOSO4

V2O5

NH4VO3

(VO2)2SO4

溶解性

可溶

难溶

难溶

易溶

(1)①中废渣的主要成分是 __________________________;①中V2O5 发生反应的离子方程式为 ___________________________ 。

(2)②、③中的变化过程可简化为(下式中的R 表示 VO2+或 Fe3+,HA 表示有机萃取剂的主要成分)R2(SO4)n(水层)+2nHA(有机层) 2RA(有机层)+ nH2SO4(水层)。②中萃取时必须加入适量碱,其原因是 ______________________;实验室进行萃取操作使用的玻璃仪器为 ______________________。

(3)实验室用的原料中V2O5 占 6%(原料中的所有钒已换算成 V2O5)。取 100 g 该废钒催化剂按工业生产的步骤进行实验,当加入 100 mL 0.1 molL -1 的KClO3 溶液时,溶液中的钒恰好被完全处理,假设以后各步钒没有损失,则该实验中钒的回收率是 __________________[M(V2O5)=182 gmol -1]。

(4)25℃时,取样进行实验分析,得到钒沉淀率和溶液 pH 之间的关系如表所示:

pH

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

钒沉淀率/%

88.1

94.8

96.5

98.0

98.8

98.6

96.4

93.1

试判断在实际生产时,⑤中加入 NH4Cl 调节溶液的最佳 pH为____________;若钒沉淀率为 93.1%时不产生 Fe(OH)3 沉淀,则此时溶液中 c(Fe3+)≤____________ (已知:25℃时Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10 -39)。

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