某课外活动小组设计了如图所示的装置,调节滑动变阻器控制电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验(此时,打开止水夹a,关闭止水夹b)。由于粗心,
题型:不详难度:来源:
某课外活动小组设计了如图所示的装置,调节滑动变阻器控制电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验(此时,打开止水夹a,关闭止水夹b)。由于粗心,实验并未达到预期目的,但也看到了很令人高兴的现象。(阳离子交换膜只允许阳离子和水通过)
请帮助他们分析并回答下列问题: (1)写出B装置中的电极反应: 阴极:________;阳极:________。 (2)观察到A装置中的现象是:①________;②________;③________。 (3)当观察到A装置中的现象后,他们关闭止水夹a,打开止水夹b。再观察C装置,若无现象,请说明理由;若有现象,请写出有关反应的化学方程式(是离子反应的写离子方程式):____________________________________。 (4)若想达到电解NaCl溶液的目的,应如何改进装置,请提出你的意见: __________________________________________________________________。 |
答案
(1)2H++2e-=H2↑;Fe-2e-=Fe2+ (2)①A烧杯中的水倒吸进入烧瓶产生红色喷泉 ②烧瓶中液面上升到高于左侧尖嘴一定程度后又逐渐下落至与左侧尖嘴相平 ③最后A烧杯中溶液呈红色,导管口有气泡冒出 (3)Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 (4)把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中的两电极互换位置等 |
解析
(1)阴极H+放电,电极反应为2H++2e-=H2↑;阳极Fe为活泼电极,故Fe先失去电子,电极反应为:Fe-2e-=Fe2+。(2)由于氢气通入烧瓶后,使氨气与水接触,故现象有:①A烧杯中的水倒吸进入烧瓶产生红色喷泉;②烧瓶中液面上升到高于左侧尖嘴一定程度后又逐渐下落至与左侧尖嘴相平;③最后A烧杯中溶液呈红色,导管口有气泡冒出。(3)关闭止水夹a,U形管左边气体不断生成,压强增大,打开止水夹b后,U形管右边的FeCl2溶液被压入NaOH溶液中,生成Fe(OH)2沉淀:Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓,Fe(OH)2不稳定,在空气中立即变成灰绿色,最后变成红褐色:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3。(4)若想达到电解NaCl溶液的目的,则阳极应为惰性电极,可把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中的两电极互换位置等。 |
举一反三
Ⅰ.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃时反应制得。某学生拟用下图所示装置模拟工业制取并收集ClO2。
(1)A必须添加温度控制装置,除酒精灯、温度计外,还需要的玻璃仪器有 。 (2)反应后在装置C中可得NaClO2溶液。已知在温度低于38℃时NaClO2饱和溶液中析出晶体是NaClO2·3H2O,在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2。根据上右图所示的NaClO2的溶解度曲线,请补充从NaClO2溶液中制得NaClO2晶体的操作步骤: ① 蒸发结晶;② ;③ 洗涤;④ 干燥。 (3)ClO2很不稳定,需随用随制,用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的浓度,进行了下列实验:① 准确量取ClO2溶液V1mL加入到锥形瓶中,加适量蒸馏水稀释,调节试样的pH≤2.0。② 加入足量的KI晶体,静置片刻。此时发生反应的离子方程式为: ;③ 加入淀粉指示剂,用c mol/L Na2S2O3溶液滴定,至终点时消耗Na2S2O3溶液V2 mL。则原ClO2溶液的浓度为 mol/L(用含字母的代数式表示)。(已知2 Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI) Ⅱ.将由Na+、Ba2+、Cu2+、SO42-、Cl- 组合形成的三种强电解质溶液,分别装入下图装置 中的甲、乙、丙三个烧杯中进行电解,电极均为石墨电极。
接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液pH与电解时间t的关系如右上图(忽略因气体溶解带来的影响)。据此回答下列问题: (1)写出乙烧杯中发生反应的化学方程式 ; (2)电极f上发生的电极反应为 ; (3)若经过一段时间后,测得乙烧杯中c电极质量增加了8g,要使丙烧杯中溶液恢复到原来的状态,应进行的操作是 。 |
氯碱工业是最基本的化学工业之一,离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法,其生产流程如下图所示:
(1)该流程中可以循环的物质是 。 (2)电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等无机杂质,所以在进入电解槽前需要进行两次精制,写出一次精制中发生的离子方程式 ,若食盐水不经过二次精制就直接进入离子膜电解槽会产生什么后果 。 (3)右图是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图(阳极用金属钛网制成,阴极由碳钢网制成)。则B处产生的气体是 ,E电极的名称是 。电解总反应的离子方程式为 。
(4)从阳极槽出来的淡盐水中,往往含有少量的溶解氯,需要加入8%~9%的亚硫酸钠溶液将其彻底除去,该反应的化学方程式为 。 (5)已知在电解槽中,每小时通过1安培的直流电可以产生1.492g的烧碱,某工厂用300个电解槽串联生产8小时,制得32%的烧碱溶液(密度为1.342吨/m3)113m3,电解槽的电流强度1.45 ×104A,该电解槽的电解效率为 。 |
下图为某化工厂用石墨电解Na2CrO4溶液制备Na2Cr2O7的模拟装置,下列有关说法错误的是:
A.溶液中OH-由阴极区流向阳极区 | B.阳极区产生的气体与阴极区产生的气体在相同状况下体积之比为1:2 | C.阳极的电极反应式为:2H2O-4e-=O2↑+4H+ | D.Na2CrO4转化为Na2Cr2O7的离子方程式为:2CrO42-+2H+= Cr2O72-+H2O |
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氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程如示意图所示,完成下列填空:
(1)在电解过程中,与电源负极相连的电极上的电极反应式为________________,若检验与电源正极相连的电极上的气体产物,实验室中通常选用的化学试剂是________________________________。 (2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质,精制过程发生反应的离子方程式为________________。 (3)如果粗盐中SO42-含量较高,必须添加钡试剂除去SO42-,该钡试剂可以是________。(选填a、b、c)。 a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2 c.BaCl2 (4)为了有效地除去Ca2+、Mg2+、SO42-,加入试剂的合理顺序为_______(选填a、b、c)。 a.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂 b.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3 c.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3 (5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过________、冷却________、(填写操作名称)除去NaCl。 |
如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图,下列有关说法中不正确的是( )
A.装置中出口①处的物质是氯气,出口②处的物质是氢气 | B.该离子交换膜只能让阳离子通过,不能让阴离子通过 | C.装置中发生反应的离子方程式为:2Cl-+2H+Cl2↑+H2↑ | D.该装置是将电能转化为化学能 |
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