2019高考化學(xué)三輪沖刺 大題提分 大題精做7 電解工藝流程.docx

大題精做七 電解工藝流程精選大題1.焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。回答下列問題：（1）生產(chǎn)Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式_。（2）利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為：pH=4.1時，中為_溶液（寫化學(xué)式）。工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是_。（3）制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為_。電解后，_室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。（4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，取50.00 mL葡萄酒樣品，用0.01000molL1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點，消耗10.00mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為_，該樣品中Na2S2O5的殘留量為_gL1（以SO2計）。【解析】（1）亞硫酸氫鈉過飽和溶液脫水生成焦亞硫酸鈉，根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的方程式為2NaHSO3=Na2S2O5+H2O；（2）碳酸鈉飽和溶液吸收SO2后的溶液顯酸性，說明生成物是酸式鹽，即中為NaHSO3；要制備焦亞硫酸鈉，需要制備亞硫酸氫鈉過飽和溶液，因此工藝中加入碳酸鈉固體、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3過飽和溶液；（3）陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，陽極區(qū)是稀硫酸，氫氧根放電，則電極反應(yīng)式為2H2O4e=4H+O2。陽極區(qū)氫離子增大，通過陽離子交換膜進(jìn)入a室與亞硫酸鈉結(jié)合生成亞硫酸鈉。陰極是氫離子放電，氫氧根濃度增大，與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，所以電解后a室中亞硫酸氫鈉的濃度增大。（4）單質(zhì)碘具有氧化性，能把焦亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，反應(yīng)的方程式為S2O+2I2+3H2O=2SO+4I+6H；消耗碘的物質(zhì)的量是0.0001mol，所以焦亞硫酸鈉的殘留量（以SO2計）是0.0001mol64g/mol0.05L=0.128g/L?！敬鸢浮浚?）2NaHSO3=Na2S2O5+H2O (2) NaHSO3得到NaHSO3過飽和溶液(3) 2H2O4e=4H+O2 a (4)S2O+2I2+3H2O=2SO+4I+6H 0.1281.（2018云南昆明市診斷理綜）高錳酸鉀是一種重要的氧化劑，在消毒殺菌等方面應(yīng)用廣泛。實驗室以固體堿熔氧化法制備高錳酸鉀，其部分流程如下：回答下列問題：(1)為提高第步的浸出速率，可采取的措施之一是_(2)第步通入CO2，將溶液的pH調(diào)至1011時，K2MnO4完全轉(zhuǎn)化為KMnO4和MnO2。第步堿熔時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3)第步母液中主要含有的溶質(zhì)一定有K2CO3、KCl和_。該流程中，除了濃縮結(jié)晶的母液之外，還可以循環(huán)使用的物質(zhì)是_。(4)工業(yè)上可采用如圖所示裝置電解K2MnO4溶液制備KMnO4。b是直流電源的_極該裝置中的離子交換膜是_交換膜(填“陰離子”或“陽離子”)電解時陽極的電極反應(yīng)式是_。與“固體堿熔氧化法”相比，“電解法”的優(yōu)點是_。【解析】在堿性條件下氯酸鉀與二氧化錳加熱熔融發(fā)生氧化還原反應(yīng)，二氧化錳被氧化成錳酸鉀，溶于水得墨綠色K2MnO4溶液，K2MnO4溶液中通入CO2使MnO發(fā)生歧化反應(yīng)，生成MnO和MnO2，趁熱過濾除去二氧化錳，得高錳酸鉀溶液，冷卻結(jié)晶得高錳酸鉀晶體，（1）攪拌、適當(dāng)升溫、將廢渣碾細(xì)成粉末等均可加快反應(yīng)速率，所以為提高第步的浸出速率，可采取的措施有將熔融物粉碎、不斷攪拌、適當(dāng)加熱等，故答案為：不斷攪拌或適當(dāng)加熱。（2）由題意可知，KOH、KClO3、MnO2共熔制得綠色K2MnO4，發(fā)生反應(yīng)方程式為：KClO3+ 3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O，故答案為：3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O。（3）第步母液中主要含有的溶質(zhì)一定有K2CO3、KCl和KMnO4，除了濃縮結(jié)晶的母液之外，還可以循環(huán)使用的物質(zhì)是MnO2，故答案為：KMnO4；MnO2。（4）由圖可知，MnO應(yīng)該在陽極失電子生成MnO，所以a是直流電源的正極，b是直流電源的負(fù)極，故答案為：負(fù)。由圖可知，陰極區(qū)的電極反應(yīng)式為2H+2e=H2，陰極區(qū)OH濃度增大，稀KOH變?yōu)闈釱OH，該裝置中的離子交換膜應(yīng)是陽離子交換膜，允許陽離子K+通過，故答案為：陽離子。電解時陽極的MnO的放電能力強(qiáng)于OH，故陽極的電極反應(yīng)式為：MnO-e=MnO，故答案為：MnO-e=MnO。與“固體堿熔氧化法”相比，“電解法”的優(yōu)點是原料利用率高，產(chǎn)品更純凈，答案為：原料利用率高，產(chǎn)品更純凈?！敬鸢浮?1)不斷攪拌或適當(dāng)加熱(2) KClO3+3MnO2+6KOHKCl+3K2MnO4+3H2O (3) KMnO4 MnO2(4) 負(fù)陽離子 MnO-e=MnO原料利用率高，產(chǎn)品更純凈2.（2018四川自貢診斷理綜）工業(yè)上，以鈦鐵礦為原料制備二氧化鈦的工藝流程如下圖所示。鈦鐵礦主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3)，其中一部分Fe2+在風(fēng)化過程中會轉(zhuǎn)化為+3價。已知：TiO(OH)2(即H2TiO3)為兩性氫氧化物(1)步驟中，發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為_。(2)步驟中，實現(xiàn)混合物的分離是利用物質(zhì)的_填字母序號)。A.熔沸點差異 B.溶解性差異 C.氧化性、還原性差異(3)步驟、中，均需用到的操作是_(填操作名稱)。(4)請結(jié)合化學(xué)用語，用化學(xué)平衡理論解釋步驟中將TiO2+轉(zhuǎn)化為H2TiO3的原理：_。(5)上述工藝流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是_(6)研究發(fā)現(xiàn)，可以用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質(zhì)，利用如圖所示裝置獲得金屬鈣，并以鈣為還原劑，還原二氧化鈦制備金屬鈦。寫出陽極所發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式_。在制備金屬Ti前后，CaO的質(zhì)量將_(填“增大”、“不變”或“減小”)。【解析】（1）步驟中，用鐵粉將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+的反應(yīng)的離子方程式為2Fe3+Fe=3Fe2+，故答案為：2Fe3+ +Fe=3Fe2+。（2）步驟冷卻結(jié)晶得到硫酸亞鐵晶體，利用的是物質(zhì)溶解度的不同，通過冷卻熱飽和溶液得到；故答案為B。（3）步驟的操作過程中都得到沉淀或晶體，所以需要過濾得到固體和溶液，故答案為：過濾。（4）步驟中使用熱水的目的是促進(jìn)TiO2+水解生成H2TiO3，分離出固體加熱得到TiO2；溶液中存在平衡：TiO2+2H2OH2TiO3+2H+，當(dāng)加入熱水稀釋、升溫后，平衡正向移動，生成H2TiO3；故答案為：溶液中存在平衡：TiO2+2H2OH2TiO3+2H+，當(dāng)加入熱水稀釋、升溫后，平衡正向移動，生成H2TiO3。（5）流程中生成了硫酸，步驟中使用硫酸，可循環(huán)使用，故答案為：H2SO4或硫酸。（6）用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質(zhì)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極析出鈣、發(fā)生還原反應(yīng)，由陽極圖示產(chǎn)物可知，陽極生成一氧化碳?xì)怏w，是電解質(zhì)中的氧離子失電子生成氧氣，氧氣和陽極石墨反應(yīng)生成的一氧化碳，所以電極反應(yīng)為：2O2-4e=O2或C+O2-4e=CO，故答案為：2O2-4e=O2或C+O2-4e=CO。制備TiO2時，在電解槽發(fā)生如下反應(yīng)：陰極：2Ca2+4e=2Ca 陽極：2O2-4e=O2，鈣再還原二氧化鈦生成鈦：2Ca+TiO2=Ti+2CaO，由此可見，CaO的量不變，故答案為：不變?！敬鸢浮浚?）2Fe3+Fe=3Fe2+（2） B （3） 過濾（4） 溶液中存在平衡：TiO2+2H2OH2TiO3+2H+，當(dāng)加入熱水稀釋、升溫后，平衡正向移動，生成H2TiO3（5） H2SO4或硫酸（6）2O2-4e=O2或C+O2-4e=CO 不變3.（2018山東濟(jì)南一模）紅簾石礦的主要成分為Fe3O4、Al2O3、MnCO3、MgO少量MnO2等。工業(yè)上將紅簾石處理后運(yùn)用陰離子膜電解法的新技術(shù)提取金屬錳并制得綠色高效的水處理劑(K2FeO4)。工業(yè)流程如下：(1)在稀硫酸浸取礦石的過程中，MnO2可將Fe2+氧化為Fe3+，寫出該反應(yīng)的離子方程式：_。(2)浸出液中的陽離子除H+、Fe2+、Fe3+外還有_(填離子符號)。(3)已知：不同金屬離子生成生成氫氧化物沉淀所需的pH如下表：離子Fe3+A13+Fe2+Mn2+Mg2+開始沉淀的pH2.73.77.07.89.6完全沉淀的pH3.74.79.69.811.1步驟中調(diào)節(jié)溶液的pH等于6，調(diào)節(jié)pH的試劑最好選用下列哪種試劑：_(填選項字母，下同)濾渣B除掉雜質(zhì)后可進(jìn)一步制取K2FeO4，除掉濾渣B中雜質(zhì)最好選用下列哪種試劑：_。a.稀鹽酸 b.KOH c.氨水 d.MnCO3 e.CaCO3(4)濾渣B經(jīng)反應(yīng)生成高效水處理劑的離子方程式_。(5)電解裝置如圖所示，箭頭表示溶液中陰離子移動的方向；則與A電極連接的是直流電源的_極。陽極電解液是稀硫酸，若陰極上只有錳單質(zhì)析出，當(dāng)生成11g錳時，另一個電極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_?！窘馕觥勘绢}考查化學(xué)工藝流程。(1)在稀硫酸浸取礦石的過程中，MnO2將溶液中Fe2+氧化為Fe3+，MnO2被還原為Mn2+，反應(yīng)的離子方程式為：MnO2+2Fe2+4H+=2Fe3+Mn2+2H2O；(2)由題意可知，在稀硫酸浸取礦石的過程中，過量的稀硫酸與Fe3O4、Al2O3、MnCO3、MgO反應(yīng)生成Fe2+、Fe3+、Al3+、Mn2+、Mg2+，部分Fe2+被MnO2氧化為Fe3+，即浸出液中的陽離子除H+、Fe2+、Fe3+外還有Al3+、Mn2+、Mg2+；(3)步驟中先加雙氧水將Fe2+氧化為Fe3+，再調(diào)節(jié)溶液的pH等于6，將溶液中Fe3+和Al3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀，調(diào)節(jié)溶液的pH時，最好選用不引入雜質(zhì)的MnCO3；除去Fe(OH)3沉淀中的Al(OH)3沉淀，應(yīng)選用強(qiáng)堿KOH溶液與Al(OH)3反應(yīng)生成可溶的KAlO2；(4)Fe(OH)3在堿性條件下被KClO氧化為K2FeO4，KClO被Fe(OH)3還原為KCl，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe(OH)3+3ClO+4OH=2FeO+3Cl+5H2O；(5)由電子的移動方向可知，與A電極連接的是直流電源的負(fù)極，則A電極為電解池的陰極，B電極為電解池的陽極，陰極上Mn2+放電生成Mn，陽極上OH放電生成O2，11g錳的物質(zhì)的量為0.2mol，由得失電子數(shù)目守恒可知，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下陽極生成0.1molO2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L?！敬鸢浮浚?）MnO2+2Fe2+4H+=2Fe3+Mn2+2H2O（2）Mn2+、Mg2+、Al3+（3）db（4）2Fe(OH)3+3ClO+4OH=2FeO+3Cl+5H2O（5）負(fù) 2.24L4.（2018重慶九校聯(lián)考）資源的高效利用對保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展具有重要作用。某工廠以酸性工業(yè)廢水（含H+、Al3+、Mg2+、Cr2O、SO）以及硫酸廠廢氣(SO2)為原料提取鉻的工藝流程如下：有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示?；衔颩g(OH)2Al(OH)3Cr(OH)3完全沉淀的pH10.54.35.3開始溶解的pH7.89.2Ksp近似值5.610-121.310-336.310-31請回答下列問題：（1）步驟中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為_。（2）步驟中加入適量Al2O3的目的是_。（3）為了達(dá)到實驗?zāi)康模襟E中加入NaOH溶液，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為_。（4）步驟向濾液B中通入過量CO2，反應(yīng)的離子方程式為_。（5）工業(yè)上也常采用下列裝置，利用電解法處理含鉻廢水。在電解過程中陽極區(qū)pH增大的原因是_。理論上每處理含1mol K2Cr2O7的廢水，陰極區(qū)得到的氣體體積為_（標(biāo)準(zhǔn)狀況）L?！窘馕觥坎襟E中，SO2有還原性，Cr2O在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，故發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為：Cr2O+3SO2+2H+=2Cr3+3SO+H2O，故答案為：Cr2O+3SO2+2H+=2Cr3+3SO+H2O。（2）根據(jù)題中表格數(shù)據(jù)，步驟中加入適量Al2O3的目的是：調(diào)節(jié)溶液的pH，使Cr3+、Al3+形成沉淀而與Mg2+分離，故答案為：調(diào)節(jié)溶液的pH，使Cr3+、Al3+形成沉淀而與Mg2+分離。（3）步驟中的濾渣A為：Al(OH)3和Cr(OH)3，加入NaOH溶液使氫氧化鋁溶解，故調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為：7.8pH9.2，故答案為：7.8pH9.2。（4）步驟向濾液B中通入過量CO2，濾液B為偏鋁酸鈉溶液，偏鋁酸鈉溶液和過量CO2反應(yīng)生成Al(OH)3和碳酸氫鈉，反應(yīng)的離子方程式為：AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO，故答案為：AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO。（5）右側(cè)鐵板為陽極，鐵放電生成亞鐵離子，亞鐵離子被溶液中Cr2O氧化，發(fā)應(yīng)生成Cr3+和Fe3+，反應(yīng)的離子方程式：Cr2O+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O，故在電解過程中陽極區(qū)pH增大的原因是：Fe2+與Cr2O72-發(fā)生反應(yīng)消耗H+，同時H+通過質(zhì)子交換膜遷移到陰極區(qū)，故答案為：Fe2+與Cr2O72-發(fā)生反應(yīng)消耗H+，同時H+通過質(zhì)子交換膜遷移到陰極區(qū)。陰極氫離子放電生成氫氣，2H+2e=H2，陽極反應(yīng)為：Fe-2e=Fe2+，根據(jù)反應(yīng)Cr2O+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O，可知1molK2Cr2O7和6molFe2+反應(yīng)，所以陽極每生成6molFe2+，失去12mol電子，根據(jù)得失電子守恒可知：陰極區(qū)生成氫氣為6mol，標(biāo)況下氫氣的體積為：134.4L，故答案為：134.4?！敬鸢浮浚?）Cr2O+3SO2+2H+=2Cr3+3SO+H2O （2） 調(diào)節(jié)溶液的pH，使Cr3+、Al3+形成沉淀而與Mg2+分離（3） 7.8pH9.2 （4） AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCOFe2+與Cr2O發(fā)生反應(yīng)消耗H+，同時H+通過質(zhì)子交換膜遷移到陰極區(qū) 134.4