题目内容
【题目】 I.依据氧化还原反应Zn(s)+Cu2+(aq)===Zn2+(aq)+Cu(s)设计的原电池如图所示。
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请回答下列问题:
(1)铜电极为电池的________极;电解质溶液Y是________________。
(2)盐桥中的Cl-向________(填“左”、或“右”)移动,如将盐桥撤掉,电流计的指针将不偏转。
Ⅱ.电解原理在化学工业中有广泛应用。
如图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请完成以下问题:
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(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液:
①在X极附近观察到的现象是_________________;
②电解一段时间后,该反应总离子方程式_______________________________;
(2)若用该装置电解精炼铜,电解液a选用CuSO4溶液,则:X电极的材料是____________电解一段时间后,CuSO4溶液浓度_________(填“增大”、减小”或“不变”)。
(3)若X、Y都是惰性电极,a是溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3,且均为0.1 mol的混合溶液,通电一段时间后,阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如图所示,则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是_____。
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【答案】正 CuSO4 左 有气体产生,溶液变红 2Cl-+2H2O
2OH-+Cl2↑+H2↑ 纯铜 减小 Cu2+、H+ 、X3+
【解析】
I.原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应,据此分析解答;
II、(1)电解饱和食盐水时,阳极上是氯离子失电子,阴极上是氢离子得电子,氢氧根离子浓度会减小,碱性增强,据此回答;
(2)电解精炼铜时电解池的阴极X材料是纯铜,阳极是粗铜,其中比金属铜活泼的金属优先放电;
(3)根据电解的图象可知,通电后就有固体生成,当通过电子为0.2mol时,析出固体质量达最大,证明此时析出的固体是铜。如果是X3+析出,电子数应该是0.3mol,当电子超过0.2mol时,固体质量没变,说明阴极产生的是氢气,即电解水,据此回答氧化能力。
I.(1)根据方程式Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)可知锌是还原剂,溶液中的铜离子得到电子,则X是锌电极,为负极,铜电极为电池的正极,电解质溶液Y是CuSO4。
(2)盐桥中的Cl-向负极,即向左移动。
Ⅱ.(1)①和电源的负极相连的电极X极是阴极,该电极上氢离子发生得电子的还原反应,即2H++2e-=H2↑,所以该电极附近氢氧根浓度增大,碱性增强,滴入几滴酚酞试液会变红,即在X极附近观察到的现象是有气体产生,溶液变红;
②电解饱和食盐水得到的产物是氢氧化钠、氢气和氯气,反应的离子方程式为2Cl-+2H2O
2OH-+Cl2↑+H2↑;
(2)电解精炼铜时电解池的阴极X材料是纯铜,电极反应为Cu2++2e-=Cu,阳极是粗铜,电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,其中比金属铜活泼的金属优先放电,所以电解一段时间后,CuSO4溶液浓度会降低;
(3)根据电解的图象可知,通电后就有固体生成,当通过电子为0.2mol时,析出固体质量达最大,证明此时析出的固体是铜。如果是X3+析出,电子数应该是0.3mol,则氧化能力为Cu2+>X3+,当电子超过0.2mol时,固体质量没变,说明阴极产生的是氢气,即电解水,说明氧化能力H+>X3+,故氧化能力为Cu2+>H+>X3+。
【题目】下列各组物质中,不满足如图所示转化关系的是(反应条件略去,箭头表示一步转化)( )
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选项 | 甲 | 乙 | 丙 | 戊 |
A | NH3 | Cl2 | N2 | H2 |
B | C | SiO2 | CO | CuO |
C | Al(OH)3 | NaOH | NaAlO2 | CO2 |
D | Br2 | FeI2 | FeBr3 | Cl2 |
A. AB. BC. CD. D
【题目】高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:
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相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mg2+ | Zn2+ | Ni2+ |
开始沉淀的pH | 8.1 | 6.3 | 1.5 | 3.4 | 8.9 | 6.2 | 6.9 |
沉淀完全的pH | 10.1 | 8.3 | 2.8 | 4.7 | 10.9 | 8.2 | 8.9 |
(1)“滤渣1”含有S和__________________________;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将________________________。
(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为_______~6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是______________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是_____________________________________________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnz2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=
时,z=___________。