题目内容

Ⅰ．二氧化氯（ClO2）是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为－59℃，沸点为11.0℃，易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得。某学生拟用下图所示装置模拟工业制取并收集ClO2。

（1）A必须添加温度控制装置，除酒精灯、温度计外，还需要的玻璃仪器有          。
（2）反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知在温度低于38℃时NaClO2饱和溶液中析出晶体是NaClO2·3H2O，在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2。根据上右图所示的NaClO2的溶解度曲线，请补充从NaClO2溶液中制得NaClO2晶体的操作步骤： ① 蒸发结晶；②            ；③ 洗涤；④ 干燥。
（3）ClO2很不稳定，需随用随制，用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的浓度，进行了下列实验：① 准确量取ClO2溶液V1mL加入到锥形瓶中，加适量蒸馏水稀释，调节试样的pH≤2.0。② 加入足量的KI晶体，静置片刻。此时发生反应的离子方程式为：             ；③ 加入淀粉指示剂，用c mol/L Na2S2O3溶液滴定，至终点时消耗Na2S2O3溶液V2 mL。则原ClO2溶液的浓度为         mol／L（用含字母的代数式表示）。（已知2 Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI）
Ⅱ．将由Na+、Ba2+、Cu2+、SO42－、Cl－ 组合形成的三种强电解质溶液，分别装入下图装置
中的甲、乙、丙三个烧杯中进行电解，电极均为石墨电极。

接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液pH与电解时间t的关系如右上图（忽略因气体溶解带来的影响）。据此回答下列问题：
（1）写出乙烧杯中发生反应的化学方程式                                      ；
（2）电极f上发生的电极反应为                             ；
（3）若经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了8g，要使丙烧杯中溶液恢复到原来的状态，应进行的操作是                                   。

I． (1) 烧杯   (2分)  （2） 趁热过滤  （2 分）
（3）2ClO2 + 8H+ + 10I－="==2" Cl—+ 5I2 + 4H2O   （3 分）           （2 分）
Ⅱ．（1）2CuSO4 + 2H2O  2Cu + O2↑ + 2H2SO4（2分）  
（2）4OH－－4e－=2H2O + O2↑（2分）
（3）向丙烧杯中加入2.25g水（3分）

解析试题分析：Ⅰ．（1）本题要结合题干所给信息解答。题干中提到制备二氧化氯是由潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得的，因此暗示该反应需要控制反应温度。控制该反应温度在60℃，可以选择60℃的热水浴。因此热水浴的温度控制装置除酒精灯、温度计外，还需要的玻璃仪器应该是能装水浴加热用的大烧杯。
（2）题中已说明NaClO2溶液容易得到2中晶体，而低于38℃时NaClO2饱和溶液中析出晶体是NaClO2·3H2O，高于38℃时析出晶体是NaClO2 ，因此要得到无结晶水的NaClO2 晶体，要保证在过滤的时候温度高于38℃，因此采用趁热过滤。
（3）酸化的ClO2溶液中加入KI晶体后，溶液变蓝，说明有碘单质生成，所以发生的氧化还原反应离子方程式为2ClO2 + 8H+ + 10I－="==2" Cl—+ 5I2 + 4H2O。
根据已知反应方程式关系得：n(ClO2)="2/5" n(I2) ， n(I2)="1/2" n(Na2S2O3)，因此n(ClO2)="1/5" n(Na2S2O3)。所以c (ClO2 )= 1/5×c×V2 ÷V1 = mol／L
Ⅱ．从常温下各烧杯中溶液pH与电解时间t的关系图可知，甲、丙两烧杯起始pH值等于7，甲、丙的电解质溶液是强酸强碱盐；乙烧杯起始pH值小于7，电解质溶液为强酸弱碱盐。乙烧杯的电极C质量增重，则可推断增重原因为有金属Cu析出，该电极是阴极，并由此可以得出电源M为负极，N为正极；a、c、e为阴极，b、d、f为阳极。
（1）乙烧杯的电极C质量增重，阴极为Cu2+放电；溶液pH值逐渐降低，说明溶液中阳极OH-放电，使溶液中氢离子增多；所以根据放电情况可以推测得出乙中的电解质溶液为CuSO4溶液，因此电解该溶液的化学方程式为2CuSO4 + 2H2O  2Cu + O2↑ + 2H2SO4 。
（2）丙烧杯中的电解质是强酸强碱盐，随着电解的进行，丙中的溶液pH值不变，则阴极e为H+放电，阳极f上OH-放电，电解实质在电解水，由此可推测该电解质溶液是Na2SO4，因此f电极反应式为4OH－－4e－=2H2O + O2↑。
（3）乙烧杯中c电极质量增加了8g，则生成了0.125mol的单质Cu，则转移电子0.25mol，因此丙烧杯中电解消耗0.125mol的水，要使溶液恢复，应该加入0.125mol的水，即2.25g水。
考点：本题考查的是实验仪器和实验操作、电化学基础知识。

练习册系列答案
相关题目

海洋是一座巨大的宝藏，海水中蕴含80多种元素。氯碱工业和制备金属镁的原料都来自于海水。

Ⅰ．在氯碱工业中，曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水（如图甲所示）。
（1）写出阳极的反应式：                                    。
（2）图甲中流出的b是                 溶液。
（3）石棉隔膜的作用是                     。
Ⅱ．随着科技的发展，电解工艺不断革新，电解效率和产品纯度得到提高。20世纪80年代起，隔膜法电解工艺逐渐被离子交换膜电解技术取代。
（1）离子交换膜电解槽（如图乙所示）中⑥、⑦分别是      、             。
（2）已知一个电子的电量是1.602×10－19C，用离子膜电解槽电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×105 C的电量时，生成NaOH      g。 
Ⅲ．下图是工业上生产镁的流程。

（1）写出下列反应的化学方程式：
①沉淀池：                       ②电 解：                                
（2）整个生产流程中循环使用的物质是              。
（3）简述加热氯化镁的结晶水合物使之脱水转化为无水氯化镁的注意事项：         。

某兴趣小组利用如图所示装置进行实验。

（1）断开K2、闭合K1，U形管内除电极上有气泡外，还可观察到的现象是     ；阳极电极反应式为                。当电路中转移0.001mol电子时，右侧注射器最多可以收集到气体        mL（折算为标准状况）。
（2）断开K2、闭合K1一段时间，待注射器中充有一定量的气体后，断开K1、闭合K2，此时装置内化学能转化为电能。实现能量转化的化学方程式为               ；
（3）假设实验装置不漏气，当（2）中注射器内气体全部参加反应后，U形管内的溶液理论上        （填“能”或“不能”）恢复原样。

已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当 铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答 下列问题。

(1)A是铅蓄电池的       极，铅蓄电池正极反应式为               ，放电过程中电解液的密度       (填“减小”、“增大”或“不变”)。
(2)Ag电极的电极反应式是       ，该电极的电极产物共       g。
(3)Cu电极的电极反应式是       ，CuSO4溶液的浓度       (填“减小”、“增大”或“不变”)
(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示       。

a．各U形管中产生的气体的体积
b．各U形管中阳极质量的减少量
c．各U形管中阴极质量的增加量

某同学在做原电池原理的实验时,有如下实验步骤:
①用导线将灵敏电流计的两端分别与纯净的锌片和铜片相连接(如图1);

②把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中;
③把一块纯净的铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中;
④用导线把锌片和铜片连接起来后,再平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中(如图2)。
回答下列问题:
(1)实验步骤①中应观察到的现象是　                      。
(2)实验步骤②中应观察到的现象是　                      。
(3)实验步骤③中应观察到的现象是　                      。
(4)实验步骤④中应观察到的现象是　                      。
(5)通过实验步骤④该同学头脑中有了一个猜想(或假设),该猜想是　。
(6)为了证实该猜想,该同学又设计了第⑤步实验,请简要画出第⑤步实验的装置示意图。

工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。

(1)上图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是________；NaOH溶液的出口为________(填字母)；精制饱和食盐水的进口为________(填字母)；干燥塔中应使用的液体是________。
(2)多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产，其副产物SiCl4的综合利用受到广泛关注。
①SiCl4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同)，方法为高温下SiCl4与H2和O2反应，产物有两种，化学方程式为___________________________________。
②SiCl4可转化为SiHCl3而循环使用，一定条件下，在20 L恒容密闭容器中的反应：
3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)
达平衡后，H2和SiHCl3物质的量浓度分别为0.140 mol/L和0.020 mol/L，若H2全部来源于离子交换膜法的电解产物，理论上需消耗纯NaCl的质量为________kg。
(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水，可制取氯酸钠，同时生成氢气，现制得氯酸钠213.0 kg，则生成氢气________m3(标准状况)。

有A、B两位学生均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序，并探究产物的有关性质，分别设计了如图所示的原电池，请完成下列问题：

(1)①负极材料：
A池________，B池________。
②电极反应式：
A池：正极：________，负极：________
B池：正极：________，负极：________
(2)B池总反应的离子方程式为_________________________________。

某中学课外兴趣小组用惰性电极电解饱和食盐水（含少量Ca2＋ 、Mg2＋）作系列探究，装置如图所示：

（1）电解时，甲同学发现电极a附近溶液出现浑浊，请用离子方程式表示原因________________________________________________________________________。
（2）一段时间后，你认为C中溶液可能出现的现象是________________________，请用离子方程式表示原因______________________________________。
（3）实验结束后，乙同学将A中的物质冷却后加入到H2S溶液中发现有气泡出现，但加入到稀盐酸中却没有任何现象。请用化学方程式和简要的文字解释原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（4）随着反应的进行，兴趣小组的同学们都特别注意到D中溶液红色逐渐褪去。他们对溶液红色褪去的主要原因提出了如下假设，请你完成假设二。
假设一：B中逸出的气体与水反应生成的物质有强氧化性，使红色逐渐褪去；
假设二：___________________________________________________。
（5）请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

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