题目内容
氧化还原反应在化学工业中应用广泛.
Ⅰ、有如图1所示的实验装置.
(1)若用石墨电极电解NaHCO3溶液,Y电极上产生的气体是
(2)如要在铁上镀铜,则X电极的材料是
Ⅱ、某电镀铜厂有两种废水需要处理,一种废水中含有CN-离子,另一种废水中含Cr2O72-离子.该厂拟定如图2所示的废水处理流程.
回答以下问题:
(1)②中使用的NaClO溶液呈碱性,原因是
(2)③中反应时,每0.4mol Cr2O72-转移2.4mole-,该反应的离子方程式为
(3)取少量待检水样于试管中,加入过量NaOH溶液,有蓝色沉淀生成.向上述有蓝色沉淀的悬浊液中加入Na2S溶液,有黑色沉淀生成,且蓝色沉淀逐渐减少.请你使用化学用语,结合必要的文字说明分析其过程
Ⅲ、工业可用电解法来处理含Cr2O72-废水.
(1)Fe2+与酸性溶液中的Cr2O72-反应的离子方程式是
(2)实验室利用如图3所示模拟处理含Cr2O72-的废水(废水中加入适量NaCl以增加溶液的导电性),在阴极区得到金属氢氧化物沉淀.用平衡移动原理解释沉淀出现在阴极附近的原因
(3)用电解法处理该溶液中 0.01mol Cr2O72-时,得到沉淀的质量是
Ⅰ、有如图1所示的实验装置.
(1)若用石墨电极电解NaHCO3溶液,Y电极上产生的气体是
O2
O2
.(2)如要在铁上镀铜,则X电极的材料是
铁
铁
,Y电极反应式是Cu-2e-=Cu2+
Cu-2e-=Cu2+
.Ⅱ、某电镀铜厂有两种废水需要处理,一种废水中含有CN-离子,另一种废水中含Cr2O72-离子.该厂拟定如图2所示的废水处理流程.
回答以下问题:
(1)②中使用的NaClO溶液呈碱性,原因是
ClO-+H2O?HClO+OH-
ClO-+H2O?HClO+OH-
(用离子方程式表示).(2)③中反应时,每0.4mol Cr2O72-转移2.4mole-,该反应的离子方程式为
3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O
3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O
.(3)取少量待检水样于试管中,加入过量NaOH溶液,有蓝色沉淀生成.向上述有蓝色沉淀的悬浊液中加入Na2S溶液,有黑色沉淀生成,且蓝色沉淀逐渐减少.请你使用化学用语,结合必要的文字说明分析其过程
待检水样中还有Cu2+,加碱发生Cu2++2OH-═Cu(OH)2↓,再加入Na2S溶液,CuS比Cu(OH)2更难溶,则发生Cu(OH)2(s)+S2-(aq)═CuS(s)+2OH-(aq).
待检水样中还有Cu2+,加碱发生Cu2++2OH-═Cu(OH)2↓,再加入Na2S溶液,CuS比Cu(OH)2更难溶,则发生Cu(OH)2(s)+S2-(aq)═CuS(s)+2OH-(aq).
.Ⅲ、工业可用电解法来处理含Cr2O72-废水.
(1)Fe2+与酸性溶液中的Cr2O72-反应的离子方程式是
Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O
Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O
.(2)实验室利用如图3所示模拟处理含Cr2O72-的废水(废水中加入适量NaCl以增加溶液的导电性),在阴极区得到金属氢氧化物沉淀.用平衡移动原理解释沉淀出现在阴极附近的原因
阴极反应消耗了水中的H+,打破了水的电离平衡,促进了水的电离,使溶液中OH-浓度增大,溶液的碱性增强
阴极反应消耗了水中的H+,打破了水的电离平衡,促进了水的电离,使溶液中OH-浓度增大,溶液的碱性增强
.(3)用电解法处理该溶液中 0.01mol Cr2O72-时,得到沉淀的质量是
8.48
8.48
g.分析:Ⅰ、(1)电解碳酸氢钠溶液,阳极上氢氧根离子放电,阴极上氢离子放电,实际上相当于电解水;
(2)根据电镀的工作原理知识来回答;
Ⅱ、(1)利用盐的水解来分析盐溶液显碱性的原因;
(2)利用每0.4molCr2O72-转移2.4mol的电子来计算被还原后Cr元素的化合价,再书写离子方程式;
(3)根据铜离子与氢氧根离子反应生成沉淀及沉淀的转化来分析;
Ⅲ、(1)Fe2+离子与Cr2O72-离子发生氧化还原反应生成Fe3+离子和Cr3+离子;
(2)随着电解进行,溶液中c(H+) 逐渐减少,c(OH-)浓度增大;
(3)根据Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr3++3OH-═Cr(OH)3↓、Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓进行计算;
(2)根据电镀的工作原理知识来回答;
Ⅱ、(1)利用盐的水解来分析盐溶液显碱性的原因;
(2)利用每0.4molCr2O72-转移2.4mol的电子来计算被还原后Cr元素的化合价,再书写离子方程式;
(3)根据铜离子与氢氧根离子反应生成沉淀及沉淀的转化来分析;
Ⅲ、(1)Fe2+离子与Cr2O72-离子发生氧化还原反应生成Fe3+离子和Cr3+离子;
(2)随着电解进行,溶液中c(H+) 逐渐减少,c(OH-)浓度增大;
(3)根据Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr3++3OH-═Cr(OH)3↓、Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓进行计算;
解答:解:Ⅰ、(1)Y电极为阳极,阳极上氢氧根离子放电:4OH--4e-=O2↑+2H2O,
故答案为:O2;
(2)电镀时,镀层金属作阳极,待镀金属作阴极,所以X电极的材料是铁,Y电极的材料是铜,电极反应式为:Cu-2e-=Cu2+;
故答案为:铁;Cu-2e-=Cu2+;
Ⅱ、(1)NaClO溶液呈碱性,是因次氯酸根离子水解生成氢氧根离子导致的,则离子反应为:ClO-+H2O?HClO+OH-,
故答案为:ClO-+H2O?HClO+OH-;
(2)每0.4molCr2O72-转移2.4mol的电子,设还原后Cr元素的化合价为x,则0.4mol×2×(6-x)=2.4mol,解得x=+3,则离子反应为3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O;
故答案为:3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O;
(3)因铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀,CuS比Cu(OH)2更难溶,则加入Na2S溶液能发生沉淀的转化,
故答案为:待检水样中还有Cu2+,加碱发生Cu2++2OH-═Cu(OH)2↓,再加入Na2S溶液,CuS比Cu(OH)2更难溶,则发生Cu(OH)2(s)+S2-(aq)═CuS(s)+2OH-(aq).
Ⅲ、(1)亚铁离子与Cr2O72-发生氧化还原反应,被还原为Cr3+然后生成Cr(OH)3沉淀,重铬酸根具有强氧化性,能将生成的亚铁离子氧化为三价,即6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O;
故答案为:Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O;
(2)随着电解进行,溶液中c(H+) 逐渐减少,打破了水的电离平衡,促进了水的电离,使溶液中OH-浓度增大,溶液的碱性增强,生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,金属阳离子在阴极区可沉淀完全;
故答案为:阴极反应消耗了水中的H+,打破了水的电离平衡,促进了水的电离,使溶液中OH-浓度增大,溶液的碱性增强;
(3)根据Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr3++3OH-═Cr(OH)3↓、Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓知0.01mol Cr2O72-,可生成0.02molCr(OH)3,0.06molFe(OH)3,至少得到沉淀的质量是0.02mol×103g/mol+0.06mol×107g/mol=8.48g,
故答案为:8.48;
故答案为:O2;
(2)电镀时,镀层金属作阳极,待镀金属作阴极,所以X电极的材料是铁,Y电极的材料是铜,电极反应式为:Cu-2e-=Cu2+;
故答案为:铁;Cu-2e-=Cu2+;
Ⅱ、(1)NaClO溶液呈碱性,是因次氯酸根离子水解生成氢氧根离子导致的,则离子反应为:ClO-+H2O?HClO+OH-,
故答案为:ClO-+H2O?HClO+OH-;
(2)每0.4molCr2O72-转移2.4mol的电子,设还原后Cr元素的化合价为x,则0.4mol×2×(6-x)=2.4mol,解得x=+3,则离子反应为3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O;
故答案为:3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O;
(3)因铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀,CuS比Cu(OH)2更难溶,则加入Na2S溶液能发生沉淀的转化,
故答案为:待检水样中还有Cu2+,加碱发生Cu2++2OH-═Cu(OH)2↓,再加入Na2S溶液,CuS比Cu(OH)2更难溶,则发生Cu(OH)2(s)+S2-(aq)═CuS(s)+2OH-(aq).
Ⅲ、(1)亚铁离子与Cr2O72-发生氧化还原反应,被还原为Cr3+然后生成Cr(OH)3沉淀,重铬酸根具有强氧化性,能将生成的亚铁离子氧化为三价,即6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O;
故答案为:Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O;
(2)随着电解进行,溶液中c(H+) 逐渐减少,打破了水的电离平衡,促进了水的电离,使溶液中OH-浓度增大,溶液的碱性增强,生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,金属阳离子在阴极区可沉淀完全;
故答案为:阴极反应消耗了水中的H+,打破了水的电离平衡,促进了水的电离,使溶液中OH-浓度增大,溶液的碱性增强;
(3)根据Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O,Cr3++3OH-═Cr(OH)3↓、Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓知0.01mol Cr2O72-,可生成0.02molCr(OH)3,0.06molFe(OH)3,至少得到沉淀的质量是0.02mol×103g/mol+0.06mol×107g/mol=8.48g,
故答案为:8.48;
点评:本题考查了电解原理、氧化还原反应,注重了化学与实际生产的联系,学生应学会利用物质的性质、元素的化合价、电子守恒等来解答.
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