题目内容

【题目】电解原理在化学工业中有广泛应用。

(1)电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法,电解示意图如图所示,图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过,请回答以下问题:

①图中A极要连接电源的______(填“正”或“负”)极。

②精制饱和食盐水从图中_____位置补充,氢氧化钠溶液从图中____位置流出。(选填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”或“f”)

③电解总反应的离子方程式是___________________________________。

(2)电解法处理含氮氧化物废气,可回收硝酸,具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。

①写出电解时NO2发生反应的电极反应________________________________。

②若有标准状况下2.24LNO2被吸收,通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H+为__________mol。

(3)为了减缓钢制品的腐蚀,可以在钢制品的表面镀铝。电解液采用一种非水体系的室温熔融盐,由有机阳离子、A12C17-和AlCl4-组成。

①钢制品应接电源的________极。

②己知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为________________。

③若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极电极反应式为_______________________。

【答案】(18分)

(1)①正②ad③2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-

(2)①NO2-e-+H2O=NO3-+2H+②0.1

(3)①负②4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlCl4-③2H++2e-=H2↑

【解析】

试题分析:(1)①电解过程中阳离子向阴移动,则图中A极为阳极,要连接电源的正极。

②B电极为阴极,表面H+发生还原反应,促进水的电离,阴极区产物大量OH-,同时阳极区Cl-发生氧化反应,则精制饱和食盐水从图中a位置补充,氢氧化钠溶液从图中d位置流出。③电解饱和食盐水发生反应的离子方程式是2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-。

(2)①根据图知,电解时,左室中电极上氢离子放电生成氢气,则左室为阴极室,右室为阳极室,阳极上通入的是氮氧化物,生成的硝酸,所以阳极上氮氧化物失电子和水生成硝酸,阳极反应式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+;②n(NO2)=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol,阳极反应式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+,有0.2mol氢离子生成,因为有0.1mol硝酸生成,则有0.1mol氢离子通过阳离子交换膜;

(3)①依据电镀原理分析,钢铁上镀铝是利用铝做阳极与电源正极相连,钢铁做阴极与电源负极相连;②由有机阳离子、Al2Cl7-和AlCl4-组成的离子液体做电解液来实现,离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系,电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,则阴极反应生成铝是发生的还原反应,铝元素化合价降低,分析离子液体成分,结合电荷守恒分析可知是Al2Cl7-得到电子生成,电极反应为:4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlCl4-;

③改用AlCl3水溶液作电解液是溶液中氢离子在阴极放电生成氢气,2H++2e-=H2↑

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