18.(09宁夏卷37)[化学-选修化学与技术](15分)

请回答氯碱的如下问题:

(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k=_______(要求计算表达式和结果);

(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42等杂质,必须精制后才能供电解使用。精制时,粗盐溶于水过滤后,还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl(盐酸)③BaCl2,这3种试剂添加的合理顺序是______________(填序号)

(3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过

图中X、Y分别是_____、_______(填化学式),分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_________;

②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极:______; 负极:_____;

③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)____________、____________。

答案:

(1)k=M(Cl2)/2 M(NaOH)=71/80=1:1.13或0.89

(2)③①②

(3)①Cl2  H2  a%小于b%  ②O2+4e-+2H2O=4OH-   H2-2e-+2OH-=2H2O  ③燃料电池可以补充电解池消耗的电能;提高产出碱液的浓度;降低能耗(其他合理答案也给分)

解析:

(1)只要了解电解饱和食盐水的化学方程式2NaCl+2H2O     2NaOH+H2↑+Cl2↑即可得到,k=M(Cl2)/2 M(NaOH)=71/80=1:1.13或0.89;

(2)只要抓住除钡离子要放在除碳酸根离子前即可得到顺序关系:③①②;

(3)本题突破口在于B燃料电池这边,通空气一边为正极(还原反应),那么左边必然通H2,这样Y即为H2 ;再转到左边依据电解饱和食盐水的化学方程式可知唯一未知的就是X,必然为Cl2了;A中的NaOH进入燃料电池正极再出来,依据O2+4e-+2H2O=4  可知NaOH+浓度增大

16. (09重庆卷26)(14分)工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料,其中部分原料可用于制备多晶硅

(1)题26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的综合利用收到广泛关注。

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20L恒容密闭容器中的反应:

  3 SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)

达平衡后,H2与SiHCl3物质的量浓度分别为0.140mol/L和0.020mol/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213.0kg,则生成氢气    (标准状况)

答案:

(1)①氯气;a;d;浓硫酸

(2)①SiCl4+2H2+O2SiO2+4HCl②0.35

(3)134.4

解析:

(1)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↑;总反应为:2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH。H2、2NaOH在阴极,NaOH溶液的出口为a,Cl2在阳极,精制饱和食盐水从阳极进入,选d;要干燥Cl2需要用酸性干燥剂H2SO4或P2O5等,中性干燥剂无水CaCl2

(2)①SiCl4与H2和O2反应,产物有两种,光导纤维的主要成分是SiO2,H、Cl元素必在另一产物中,H、Cl元素结合成HCl,然后配平即可。发生的化学方程式为:SiCl4+2H2+O2SiO2+4HCl。

由3 SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)

起始量(mol)         n           0

变化量(mol)   3x     2x    x      4x

平衡量(mol)         n-2x         4x

4x=0.020mol/L×20L=0.4mol,n-2x=0.140mol/L20L=2.8mol,n=3.0mol,由2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,(2×58.5)g:1mol=m(NaCl)g:3mol;m(NaCl)=351g=0.351kg。

(3)由NaCl转化为NaClO3,失去电子数为6,H2O转化为H2,得到的电子数为2,设产生的H2体积为V,由得失电子守恒有:

;V=134.4m3

13.(09全国卷Ⅰ28)(15分)下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极

(1)    接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为10.47%,乙中c电极质量增加。据此回答问题:

①电源的N端为   极;

②电极b上发生的电极反应为              

③列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积:            

④电极c的质量变化是        g;

⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因:

  甲溶液              

  乙溶液              

  丙溶液              

(2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?

                                  

答案: 

(1)①正极  ②4-4e=2H2O + O2↑。③2.8L  ④16g  ⑤甲增大,因为相当于电解水;乙减小,放电, H+增多。丙不变,相当于电解水。

(2)可以  因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应也就变为水的电解反应

解析:

(1)①乙中C电极质量增加,则c处发生的反应为:Cu2++2e=Cu,即C处为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。丙中为K2SO4,相当于电解水,设电解的水的质量为xg。由电解前后溶质质量相等有,100×10%=(100-x)×10.47%,得x=4.5g,故为0.25mol。由方程式2H2+O2 2H2O可知,生成2molH2O,转移4mol电子,所以整个反应中转化0.5mol电子,而整个电路是串联的,故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。②甲中为NaOH,相当于电解H2O,阳极b处为阴离子OH放电,即4OH-4e=2H2O + O2↑。③转移0.5mol电子,则生成O2为0.5/4=0.125mol,标况下的体积为0.125×22.4=2.8L。④Cu2++2e=Cu,转移0.5mol电子,则生成的m(Cu)=0.5/2 ×64 =16g。⑤甲中相当于电解水,故NaOH的浓度增大,pH变大。乙中阴极为Cu2+放电,阳极为OH放电,所以H+增多,故pH减小。丙中为电解水,对于K2SO4而言,其pH几乎不变。(2)铜全部析出,可以继续电解H2SO4,有电解液即可电解。

 0  376425  376433  376439  376443  376449  376451  376455  376461  376463  376469  376475  376479  376481  376485  376491  376493  376499  376503  376505  376509  376511  376515  376517  376519  376520  376521  376523  376524  376525  376527  376529  376533  376535  376539  376541  376545  376551  376553  376559  376563  376565  376569  376575  376581  376583  376589  376593  376595  376601  376605  376611  376619  447090 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网