4.电解原理的应用 ①氯碱工业:即电解饱和食盐水的工业.其反应原理是:阳极2Cl--2e-=Cl2↑.阴极2H++2e-=H2↑.总反应2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑. ②电镀:是特殊的电解.电镀时.用镀层金属做阳极.待镀金属做阴极.用含含镀层金属阳离子的电解质溶液.理论上讲.电镀时.电解质溶液的成分是不变的. ③铜的电解精炼:粗铜中通常含有Zn.Fe.Ni.Ag.Au等杂质 电极名称 电极材料 电极反应 电解质溶液 溶液浓度 阳极 粗铜板 Cu-2e-=Cu2+.Fe-2e-=Fe2+. Ni-2e-=Ni2+ CuSO4溶液 基本保持不变 阴极 纯铜板 Cu2++2e-= Cu 位于金属活动顺序铜之后的Ag.Au等金属.因为给出电子能力比铜弱.难以在阳极失去电子变成离子溶解下来.当阳极上的Cu失去电子变成离子溶解后.它们以金属单质的形式沉积在电解槽底.形成阳极泥. ④电冶金:电解法冶炼活泼金属.电解法冶炼活泼金属时.电解液是用熔融的金属化合物.以制取金属钠为例.电解过程中.电极反应式分别是:阳极2Cl--2e-=Cl2↑.阴极2Na++2e-=2Na.总反应式为2NaCl2Na+Cl2↑. [思想方法] [例1]1986年.人们成功的用如下反应制得了氟: ①2KMnO4+2KF+10HF+3H2O2=2K2MnF6+8H2O+3O2 ②K2MnF6+2SbF5=2KSbF6+MnF4 ③2MnF4=2MnF3+F2↑.下列说法中正确的是 A.反应①.②.③都是氧化还原反应 B.反应①H2O2既是还原剂又是氧化剂 C.氧化性:H2O2>KMnO4 D.每生成1mol F2.上述反应共转移8mol电子 [分析]本题主要考查氧化还原反应中的基本概念.反应①是氧化还原反应.氧化剂是KMnO4.双氧水作还原剂.选项B错.由氧化剂的氧化性大于还原剂的氧化性.可知选项C错.同时可知当有2molK2MnF6生成时转移6mol电子.题中反应②反应前后无元素化合价的升降.是非氧化还原反应.故选项A错.每生成1molF2.反应③转移2mol电子.根据3个反应式可列出关系式1molF2~2molMnF4~2molK2MnF6.结合前面分析:可知反应①转移6mol电子.因此每生成1mol F2.上述反应共转移8mol电子.本题应选D [例2]在一定条件下有下列反应: X2 + Y2 + H2O → HXO3 + HY ⑴配平上述氧化还原反应的方程式.并标出电子转移的方向和数目. ⑵反应中还原剂是 .若有转移2mol 电子.则生成HXO3的物质的量为 mol. ⑶①X2.Y2可能的组合是 . a.Br2 F2 b.I2 Cl2 c.Cl2 O2 d.N2 Br2 ②若用KX制取HX.则应该选用的酸是 . a.稀H2SO4 b.稀HNO3 c.浓H2SO4 d.浓H3PO4 原因是 . [分析]本题对氧化还原反应进行了综合考查.X2↗5×2×1.Y2↘1×2×5 .再根据质量守恒定律可知水前面的化学计量数为6.反应的化学方程式表示为X2 + 5Y2 + 6H2O =2HXO3 + 10HY.⑶①反应中Y2作氧化剂.X2作还原剂.由于反应在水溶液中进行.因此Y2不可能是F2.a错.由于Y2的还原产物是HY.因此Y2不可能是O2.c错.若选项d成立.据题意N2的氧化产物HXO3是HNO3.Br2的还原产物HY是HBr.很显然HNO3和HBr在溶液中不能大量共存.因此d错.②若用KX制取HX.由于X是I.根据HI的性质.易挥发.具有强还原性.因此只能选用难挥发性酸和非氧化性酸.因此只有d成立. 答案:⑴ ⑵X2 0.4 ⑶①b ②d 磷酸是非氧化性酸.难挥发性酸 [例3]控制适合的条件.将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池.下列判断不正确的是 A.反应开始时.乙中石墨电极上发生氧化反应 B.反应开始时.甲中石墨电极上Fe3+被还原 C.电流计读数为零时.反应达到化学平衡状态 D.电流计读数为零后.在甲中溶入FeCl2固体.乙中石墨电极为 负极 [分析]本题中涉及的是带有盐桥的原电池.是课标中的新增内容. 盐桥的存在可使氧化还原反应在同时而不同地进行.大大提高电 流的效率.但其工作原理和不带盐桥的原电池的一样的.即负极 失电子发生氧化反应.正极得电子发生还原反应.对于本题.甲中石墨作正极.发生还原反应.电极 反应式为2Fe3++2e-2Fe2+.乙中石墨作负极.发生氧化反应.电极反应式为2I--2e-I2.当反应 达到平衡时.正逆反应的速率相等.此时电路中电流强度的和为0.故电流计的读数为0.反之也成 立.选项A.B.C均正确.当电流计读数为零后.在甲中再溶入FeCl2固体.导致化学平衡逆向移动. 即把该反应的逆反应设置成原电池.甲中石墨作负极.发生氧化反应.电极反应式为 2Fe2++2e-2Fe3+.乙中石墨作正极.发生还原反应.电极反应式为2I2-2e-2I-.D错.本题应选D. [例4]如图装置中.U型管内为红墨水.a.b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液.各加入生铁块.放置一段时间.下列有关描述错误的是 A.生铁块中的碳是原电池的正极 B.红墨水柱两边的液面变为左低右高 C.两试管中相同的电极反应式是:Fe-2e- = Fe2+ D.a试管中发生了吸氧腐蚀.b试管中发生了析氢腐蚀 [分析]粗看装置虽感到陌生.但仔细分析得知该实验是简单吸氧腐蚀与析氢腐蚀的简单综合.a试管内盛装食盐水.溶液呈中性.发生的是吸氧腐蚀.负极反应式为Fe-2e-Fe2+.正极反应式为O2 + 2H2O + 4e-4OH-.显然a装置内气体的物质的量减少.压强减小.b试管内盛装氯化铵.溶液呈酸性.发生的吸氢腐蚀.负极反应式为Fe-2e-Fe2+.正极反应式为2H++2e-H2↑.气体的物质的量增加.压强增大.综上分析选项B错. [例5]市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池 .它的负极材料是金属锂和碳的复合材料.电解质为一种能传导Li+的高分子材料.这种锂离子电池的电池反应式为:Li+2Li0.35NiO22Li0.85NiO2.下列说法不正确的是 A.放电时.负极的电极反应式:Li-e-Li+ B.充电时.Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应 C.该电池不能用水溶液作为电解质 D.放电过程中Li+向负极移动 [分析]本题主要考查原电池和电解池的综合.电池放电时.相当于原电池.Li从0价升至+1价.失电子作负极.电极反应式为Li-e-Li+.根据总反应式可知正极反应式为2Li0.35NiO2+e-+Li+2Li0.85NiO2.A正确.充电时相当于电解池.由于反应物只有一种.所以放电过程中既发生氧化反应又发生还原反应.B正确.由于金属Li较活泼.能与水反应生成H2.因此电池介质应为非水材料.C正确.在放电过程中.电解质溶液相当于电池的内电路.因此Li+应向正极移动.D错.本题应选D. [专题演练] 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(10分)氯碱工业的原料饱和食盐水中含有一定量的铵根离子,在电解时会生成性质极不稳定的三氯化氮,容易引起爆炸。
(1)三氯化氮易水解,其水解的最初产物除生成氨气外,另一产物为     ▲       
(2)为除去饱和食盐水中的铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气。该反应的离子方程式为    ▲     。该工艺选择氯气的优点是     ▲      。(答一点即可)
(3)过量氯气用Na2S2O3除去,反应中S2O32-被氧化为SO42-。若过量的氯气为10-3 mol/L,则理论上生成的SO42-     ▲     mol/L。
(4)生产和实验中广泛采用甲醛法测定样品的含氮量。甲醛和铵根离子的反应如下:
4NH4+ + 6HCHO =(CH2)6N4H+(一元酸)+ 3H+ + 6H2O
实验步骤如下:
①甲醛中常含有微量甲酸,应先除去。可取甲醛b mL于锥形瓶,加入1滴酚酞,用浓度为C mol/L的NaOH溶液中和,滴定管的初始读数V1 mL,当溶液呈微红色时,滴定管的读数V2 mL。
②向其中加入饱和食盐水试样a mL,静置1分钟。
③再加1~2滴酚酞,再用上述NaOH溶液滴定至微红色,滴定管的读数V3 mL。
则饱和食盐水中的含氮量为     ▲    mg/L。

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(10分)氯碱工业的原料饱和食盐水中含有一定量的铵根离子,在电解时会生成性质极不稳定的三氯化氮,容易引起爆炸。

(1)三氯化氮易水解,其水解的最初产物除生成氨气外,另一产物为     ▲       

(2)为除去饱和食盐水中的铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气。该反应的离子方程式为    ▲      。该工艺选择氯气的优点是     ▲       。(答一点即可)

(3)过量氯气用Na2S2O3除去,反应中S2O32-被氧化为SO42-。若过量的氯气为10-3 mol/L,则理论上生成的SO42-     ▲      mol/L。

(4)生产和实验中广泛采用甲醛法测定样品的含氮量。甲醛和铵根离子的反应如下:

4NH4+ + 6HCHO =(CH2)6N4H+(一元酸)+ 3H+ + 6H2O

实验步骤如下:

①甲醛中常含有微量甲酸,应先除去。可取甲醛b mL于锥形瓶,加入1滴酚酞,用浓度为C mol/L的NaOH溶液中和,滴定管的初始读数V1 mL,当溶液呈微红色时,滴定管的读数V2 mL。

②向其中加入饱和食盐水试样a mL,静置1分钟。

③再加1~2滴酚酞,再用上述NaOH溶液滴定至微红色,滴定管的读数V3 mL。

则饱和食盐水中的含氮量为     ▲     mg/L。

 

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氯碱工业的原料饱和食盐水中含有一定量的铵根离子,在电解时会生成性质极不稳定的三氯化氮,容易引起爆炸。

(1)三氯化氮易水解,其水解的最初产物除生成氨气外,另一产物为     ▲       

(2)为除去饱和食盐水中的铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气。该反应的离子方程式为    ▲      。该工艺选择氯气的优点是     ▲       。(答一点即可)

(3)过量氯气用Na2S2O3除去,反应中S2O32-被氧化为SO42-。若过量的氯气为10-3 mol/L,则理论上生成的SO42-     ▲      mol/L。

(4)生产和实验中广泛采用甲醛法测定样品的含氮量。甲醛和铵根离子的反应如下:

4NH4+ + 6HCHO =(CH2)6N4H+(一元酸)+ 3H+ + 6H2O

实验步骤如下:

①甲醛中常含有微量甲酸,应先除去。可取甲醛b mL于锥形瓶,加入1滴酚酞,用浓度为C mol/L的NaOH溶液中和,滴定管的初始读数V1 mL,当溶液呈微红色时,滴定管的读数V2 mL。

②向其中加入饱和食盐水试样a mL,静置1分钟。

③再加1~2滴酚酞,再用上述NaOH溶液滴定至微红色,滴定管的读数V3 mL。

则饱和食盐水中的含氮量为     ▲     mg/L。

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(10分)

氯碱工业的原料饱和食盐水中含有一定量的铵根离子,在电解时会生成性质极不稳定的三氯化氮,容易引起爆炸。

(1)三氯化氮易水解,其水解的最初产物除生成氨气外,另一产物为     ▲       

(2)为除去饱和食盐水中的铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气。该反应的离子方程式为    ▲      。该工艺选择氯气的优点是     ▲       。(答一点即可)

(3)过量氯气用Na2S2O3除去,反应中S2O32-被氧化为SO42-。若过量的氯气为10-3 mol/L,则理论上生成的SO42-     ▲      mol/L。

(4)生产和实验中广泛采用甲醛法测定样品的含氮量。甲醛和铵根离子的反应如下:

4NH4+ + 6HCHO =(CH2)6N4H+(一元酸)+ 3H+ + 6H2O

实验步骤如下:

①甲醛中常含有微量甲酸,应先除去。可取甲醛b mL于锥形瓶,加入1滴酚酞,用浓度为C mol/L的NaOH溶液中和,滴定管的初始读数V1 mL,当溶液呈微红色时,滴定管的读数V2 mL。

②向其中加入饱和食盐水试样a mL,静置1分钟。

③再加1~2滴酚酞,再用上述NaOH溶液滴定至微红色,滴定管的读数V3 mL。

则饱和食盐水中的含氮量为     ▲     mg/L。

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(2010?扬州模拟)氯碱工业的原料饱和食盐水中含有一定量的铵根离子,在电解时会生成性质极不稳定的三氯化氮,容易引起爆炸.
(1)三氯化氮易水解,其水解的最初产物除生成氨气外,另一产物为
HClO
HClO

(2)为除去饱和食盐水中的铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气.该反应的离子方程式为
3Cl2+2NH4++8OH-═N2↑+6Cl-+8H2O
3Cl2+2NH4++8OH-═N2↑+6Cl-+8H2O
.该工艺选择氯气的优点是
利用氯碱工业的产品氯气为原料,就近取材,不引入其他杂质离子
利用氯碱工业的产品氯气为原料,就近取材,不引入其他杂质离子
.(答一点即可)
(3)过量氯气用Na2S2O3除去,反应中S2O32-被氧化为SO42-.若过量的氯气为10-3mol/L,则理论上生成的SO42-
5×10-4
5×10-4
mol/L.
(4)生产和实验中广泛采用甲醛法测定样品的含氮量.甲醛和铵根离子的反应如下:4NH4++6HCHO=(CH26N4H+(一元酸)+3H++6H2O.
实验步骤如下:
①甲醛中常含有微量甲酸,应先除去.可取甲醛b mL于锥形瓶,加入1滴酚酞,用浓度为C mol/L的NaOH溶液中和,滴定管的初始读数V1 mL,当溶液呈微红色时,滴定管的读数V2 mL.
②向其中加入饱和食盐水试样a mL,静置1分钟.
③再加1~2滴酚酞,再用上述NaOH溶液滴定至微红色,滴定管的读数V3 mL.则饱和食盐水中的含氮量为
14000C(V3-V2)
a
14000C(V3-V2)
a
mg/L.

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