Question

7．金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应．
（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是bd
a．Fe₂O₃ b．NaCl      c．Cu₂S           d．Al₂O₃
（2）辉铜矿（Cu₂S）可发生反应  2Cu₂S+2H₂SO₄+5O₂═4CuSO₄+2H₂O，
该反应的还原剂是Cu₂S，当1mol O₂发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为4mol．
（3）图1为电解精炼银的示意图，a（填a或b）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O
（4）氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品．图2是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过．

完成下列填空：
①写出电解饱和食盐水的离子方程式．2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-
②离子交换膜的作用为：防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢氧化钠反应而使产品不纯、防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢气反应遇火反应而引发安全事故．
③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．（选填“a”、“b”、“c”或“d”）

Answer 1

分析 （1）电解法：冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al，一般用电解熔融的氯化物（Al是电解熔融的三氧化二铝）制得；热还原法：冶炼较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu，常用还原剂有（C、CO、H₂等）；热分解法：Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得，物理分离法：Pt、Au用物理分离的方法制得；
（2）失电子化合价升高的反应物是还原剂，根据得失电子相等计算失去电子的物质的量；
（3）电解精炼银时，粗银作阳极，若b极有少量红棕色气体生成，则b电极上硝酸根离子得电子生成二氧化氮；
（4）①电解精制饱和食盐水生成氯气、氢气、烧碱；
②阳离子交换膜只能阳离子通过，阴离子和气体不能通过；
③电解饱和食盐时阳极阴离子Cl^-、OH^-放电，Cl^-的放电能力强于OH^-，阳极发生的方程式为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，阴极：2H⁺+2e^-═H₂↑；H₂、NaOH在阴极，NaOH溶液的出口为d，Cl₂在阳极，精制饱和食盐水从阳极进入．

解答 解：（1）冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al，一般用电解熔融的氯化物，由于AlCl₃是共价化合物熔融时不导电，所以Al是电解熔融的Al₂O₃制得；铁和铜用热还原法，
故答案为：bd；
（2）在该反应中，Cu元素化合价由+1升高到+2，S元素由-2升高到+6，所以Cu₂S做还原剂；
氧化还原反应中得失电子数相等，所以当有1molO₂参与反应时失去4mol电子，则还原剂所失电子的物质的量为4mol；
故答案为：Cu₂S；4；
（3）电解精炼时，粗银做阳极，所以粗银是a极；b电极是阴极，发生还原反应，生成了红棕色气体是NO₂，电极反应：NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O，
故答案为：a；NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O；
（4）①电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱，反应的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
②阳离子交换膜只能阳离子通过，阴离子和气体不能通过，用石墨作电极电解饱和氯化钠时，阳极上氯离子放电生成氯气，氯气不能通过阳离子交换膜而进入阴极，如果氯气进入阴极易和氢气混合产生爆炸，且易和氢氧化钠溶液反应2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O，生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯；
故答案为：防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢氧化钠反应而使产品不纯；防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢气反应遇火反应而引发安全事故；
③电解槽中阴极是氢离子放电生成氢气，水电离平衡正向进行氢氧根离子浓度增大，生成氢氧化钠溶液，NaOH溶液的出口为d；
Cl₂在阳极，依据装置图分析可知精制饱和食盐水从阳极进入，即进口为a，
故答案为：a，d．

点评 本题考查了金属的冶炼方法、氧化还原反应、电解原理等知识点，根据金属的活泼性确定冶炼方法、离子的放电顺序，注意电解原理的分析，电极分析判断方法，题目难度中等．