Question

10．电化学在金属冶炼和环境处理等方面有着广泛的应用

（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是bd
a．Fe₂O₃b．NaCl      c．Cu₂S      d．Al₂O
（2）如图1为电解精炼银的示意图，a（填“a”或“b”）极为含有杂质的粗银，写出b电极反应式为Ag+e^_=Ag⁺
（3）银制器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag₂S的缘故．根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去．黑色褪去的原因是（用电极反应是表示）Ag₂S+2e^-=2Ag+S^2-，铝质容器为负极，其中食盐水的作用为增强导电性．
（4）利用电化学降解法可治理水中硝酸盐的污染．电化学降解NO₃^-生成氮气的原理如图2所示．
①电源正极为A（填“A”或“B”），阴极反应式为2NO₃^-+6H₂O+10e^-=N₂+12OH^-．
②若电解过程中转移了1mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差（△m_左-△m_右）为7.2g．

Answer 1

分析 （1）冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al，一般用电解熔融的氯化物（Al是电解熔融的Al₂O₃）制得；
（2）电解精炼时含有杂质的金属作阳极；阳极上是阴离子得电子的还原反应；
（3）铝、银和氯化钠溶液构成原电池，铝作负极、银作正极，负极上铝失电子发生氧化反应，正极上银离子得电子发生还原反应，据此分析解答；
（4）①由图示知在Ag-Pt电极上NO₃^-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极；阴极反应是NO₃^-得电子发生还原反应生成N₂，利用电荷守恒与原子守恒知有水参与反应；
②转移2mol电子时，阳极（阳极反应为H₂O失电子氧化为O₂和H⁺）消耗1mol水，产生2molH⁺进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极室中放出0.2molN₂（5.6g），同时有2molH⁺（2g）进入阴极室．

解答 解：（1）冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al，一般用电解熔融的氯化物，由于AlCl₃是共价化合物熔融时不导电，所以Al是电解熔融的Al₂O₃制得；
故答案为：bd；
（2）电解精炼时，粗银作阳极，纯银作阴极，阳极与外接电源的正极相连，则a为含有杂质的粗银，若阴极有少量红棕色气体生成，说明阴极上硝酸根离子得电子生成二氧化氮，电极反应式为：2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O，b电极反应式为Ag+e^_=Ag⁺，
故答案为：a；Ag+e^_=Ag⁺；
（3）银器放在铝制容器中，由于铝的活泼性大于银，故铝为负极，失电子，银为正极，银表面的Ag₂S得电子，析出单质银，即Ag₂S+2e^-=2Ag+S^2-，黑色褪去是Ag₂S转化为Ag而不是AgCl，其中食盐水的作用为增强导电性，故答案为：Ag₂S+2e^-=2Ag+S^2-； 负；为增强导电性；
（4）①由图示知在Ag-Pt电极上NO₃^-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极，在阴极反应是NO₃^-得电子发生还原反应生成N₂，利用电荷守恒与原子守恒知有H₂O参与反应，所以阴极上发生的电极反应式为：2NO₃^-+6H₂O+10e^-=N₂↑+12OH^-，故答案为：A；2NO₃^-+6H₂O+10e^-=N₂+12OH^-；
②转移1mol电子时，阳极（阳极反应为H₂O失电子氧化为O₂和H⁺）消耗0.5mol水，产生1molH⁺进入阴极室，阳极室质量减少9g；阴极室中放出0.1molN₂（2.8g），同时有1molH⁺（1g）进入阴极室，因此阴极室质量减少1.8g，故膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）=9g-1.8g=7.2g，
故答案为：7.2．

点评 本题考查了电解原理的分析，电极分析判断方法，明确原电池工作原理为解答关键，注意掌握原电池两极的判断方法，能够正确书写电极反应式，试题培养了学生的灵活应用能力．