2019高考化学三轮冲刺大题提分大题精做7电解工艺流程
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1、大题精做七 电解工艺流程精选大题1.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题:(1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式_。(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为:pH=4.1时,中为_溶液(写化学式)。工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是_。(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后,_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。(4)Na2S2
2、O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样品,用0.01000molL1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00mL。滴定反应的离子方程式为_,该样品中Na2S2O5的残留量为_gL1(以SO2计)。【解析】(1)亚硫酸氢钠过饱和溶液脱水生成焦亚硫酸钠,根据原子守恒可知反应的方程式为2NaHSO3=Na2S2O5+H2O;(2)碳酸钠饱和溶液吸收SO2后的溶液显酸性,说明生成物是酸式盐,即中为NaHSO3;要制备焦亚硫酸钠,需要制备亚硫酸氢钠过饱和溶液,因此工艺中加入碳酸钠固体、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3过饱和溶液;(3)阳极发生失
3、去电子的氧化反应,阳极区是稀硫酸,氢氧根放电,则电极反应式为2H2O4e=4H+O2。阳极区氢离子增大,通过阳离子交换膜进入a室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸钠。阴极是氢离子放电,氢氧根浓度增大,与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠,所以电解后a室中亚硫酸氢钠的浓度增大。(4)单质碘具有氧化性,能把焦亚硫酸钠氧化为硫酸钠,反应的方程式为S2O+2I2+3H2O=2SO+4I+6H;消耗碘的物质的量是0.0001mol,所以焦亚硫酸钠的残留量(以SO2计)是0.0001mol64g/mol0.05L=0.128g/L。【答案】(1)2NaHSO3=Na2S2O5+H2O (2) NaHSO3得到NaHSO3过
4、饱和溶液(3) 2H2O4e=4H+O2 a (4)S2O+2I2+3H2O=2SO+4I+6H 0.1281.(2018云南昆明市诊断理综)高锰酸钾是一种重要的氧化剂,在消毒杀菌等方面应用广泛。实验室以固体碱熔氧化法制备高锰酸钾,其部分流程如下:回答下列问题:(1)为提高第步的浸出速率,可采取的措施之一是_(2)第步通入CO2,将溶液的pH调至1011时,K2MnO4完全转化为KMnO4和MnO2。第步碱熔时发生反应的化学方程式为_。(3)第步母液中主要含有的溶质一定有K2CO3、KCl和_。该流程中,除了浓缩结晶的母液之外,还可以循环使用的物质是_。(4)工业上可采用如图所示装置电解K2M
5、nO4溶液制备KMnO4。b是直流电源的_极该装置中的离子交换膜是_交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)电解时阳极的电极反应式是_。与“固体碱熔氧化法”相比,“电解法”的优点是_。【解析】在碱性条件下氯酸钾与二氧化锰加热熔融发生氧化还原反应,二氧化锰被氧化成锰酸钾,溶于水得墨绿色K2MnO4溶液,K2MnO4溶液中通入CO2使MnO发生歧化反应,生成MnO和MnO2,趁热过滤除去二氧化锰,得高锰酸钾溶液,冷却结晶得高锰酸钾晶体,(1)搅拌、适当升温、将废渣碾细成粉末等均可加快反应速率,所以为提高第步的浸出速率,可采取的措施有将熔融物粉碎、不断搅拌、适当加热等,故答案为:不断搅拌或适当加热。(2)
6、由题意可知,KOH、KClO3、MnO2共熔制得绿色K2MnO4,发生反应方程式为:KClO3+ 3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O,故答案为:3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O。(3)第步母液中主要含有的溶质一定有K2CO3、KCl和KMnO4,除了浓缩结晶的母液之外,还可以循环使用的物质是MnO2,故答案为:KMnO4;MnO2。(4)由图可知,MnO应该在阳极失电子生成MnO,所以a是直流电源的正极,b是直流电源的负极,故答案为:负。由图可知,阴极区的电极反应式为2H+2e=H2,阴极区OH浓度增大,稀KOH变为浓KOH,该装置中的离子交换膜应是阳离子
7、交换膜,允许阳离子K+通过,故答案为:阳离子。电解时阳极的MnO的放电能力强于OH,故阳极的电极反应式为:MnO-e=MnO,故答案为:MnO-e=MnO。与“固体碱熔氧化法”相比,“电解法”的优点是原料利用率高,产品更纯净,答案为:原料利用率高,产品更纯净。【答案】(1)不断搅拌或适当加热(2) KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O (3) KMnO4 MnO2(4) 负阳离子 MnO-e=MnO原料利用率高,产品更纯净2.(2018四川自贡诊断理综)工业上,以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),其中一部分Fe2
8、+在风化过程中会转化为+3价。已知:TiO(OH)2(即H2TiO3)为两性氢氧化物(1)步骤中,发生主要反应的离子方程式为_。(2)步骤中,实现混合物的分离是利用物质的_填字母序号)。A.熔沸点差异 B.溶解性差异 C.氧化性、还原性差异(3)步骤、中,均需用到的操作是_(填操作名称)。(4)请结合化学用语,用化学平衡理论解释步骤中将TiO2+转化为H2TiO3的原理:_。(5)上述工艺流程中可以循环利用的物质是_(6)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用如图所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。写出阳极所发生反应的电极反应式_。在
9、制备金属Ti前后,CaO的质量将_(填“增大”、“不变”或“减小”)。【解析】(1)步骤中,用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为2Fe3+Fe=3Fe2+,故答案为:2Fe3+ +Fe=3Fe2+。(2)步骤冷却结晶得到硫酸亚铁晶体,利用的是物质溶解度的不同,通过冷却热饱和溶液得到;故答案为B。(3)步骤的操作过程中都得到沉淀或晶体,所以需要过滤得到固体和溶液,故答案为:过滤。(4)步骤中使用热水的目的是促进TiO2+水解生成H2TiO3,分离出固体加热得到TiO2;溶液中存在平衡:TiO2+2H2OH2TiO3+2H+,当加入热水稀释、升温后,平衡正向移动,生成H2TiO3;故
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