Question

1）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有离子交换膜【阴（阳）离子交换膜只允许阴（阳）离子通过】，其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是                                      。

②图中a、b两处分别加入的物质是                      、                     ；离子交换膜为            （填“阴”或“阳”）离子交换膜。

③除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口             （填写“A”或“B”）导出。

（2）海洋资源的开发与利用具有广阔的前景，海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示：

 

该电池电解质为能传导 Li＋的固体材料。放电时该电极是电池的        极（填“正”或“负”），电极反应式为                     。

（3）利用海洋资源可获得MnO2 。MnO2可用来制备高锰酸钾：将MnO2与KOH混合后在空气中加热熔融，得到绿色的锰酸钾（K2MnO4），再利用氯气将锰酸钾氧化成高锰酸钾。该制备过程中消耗相同条件下空气和氯气的体积比为___________________（空气中氧气的体积分数按20%计）。

（4）海水中也含有大量的镁元素，高温时，用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。

①750℃时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，此时反应的化学方程式是：

                                                                  。

②由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如下图，该电池反应的总离子方程式为                                                             。

Answer 1

【考点】本题考查了电解池原理，电极反应式的书写等知识。

【解析】（1）①电解硫酸钾溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑。③电解时，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中产生氢氧化钾，气体从上口C放出，则氢氧化钾从B口流出。

（2）放电时，该装置是原电池，Fe元素化合价由+3价变为+2价，得电子发生还原反应，所以该电极是正极，电极反应式为FePO4+e-+Li+=LiFePO4；

（3）该过程中放生了氧化还原反应，根据氧化还原反应得失电子守恒可知，假设锰酸钾（K2MnO4）的物质的量是1mol，所以制备的过程中会消耗氧气的物质的量为0.5mol，则需要空气2.5mol，1mol锰酸钾（K2MnO4）和氯气反应则消耗氯气的物质的量是0.5mol，所以消耗相同条件下空气和氯气的体积比为5:1；

（4）①根据题意可知，反应物为MgSO4、CO，生成物为MgO＋SO2＋CO2＋SO3，反应条件是750℃，所以发生的花学方程式为①2MgSO4＋CO2MgO＋SO2＋CO2＋SO3。②负极上镁失电子，正极上次氯酸根离子得电子，所以电池反应为Mg+ClO-+H2O=Mg（OH）2↓+Cl-。

【答案】（16分）

（1）①  4OH－ - 4e－ ＝ 2H2O + O2↑（1分）  ②工业品KOH（1分）    H2O（含少量KOH）（1分）   阳（2分）③B（2分）

（2）正（1分）     FePO4＋e－ ＋Li＋=LiFePO4（2分）

（3）5:1（2分）

（4）①2MgSO4＋CO2MgO＋SO2＋CO2＋SO3（2分）②Mg＋ClO－＋H2O=Cl－＋Mg(OH)2（2分）