2019高考化学三轮冲刺大题提分大题精做7电解工艺流程.docx

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1、1大题精做七 电解工艺流程1.焦亚硫酸钠（Na 2S2O5）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 Na2S

2、2O5。（4）Na 2S2O5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_gL 1（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

3、的是得到 NaHSO3过饱和溶液；（3）阳极发生失去电子的氧化反应，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精选大题2+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25 24。0.0001mol64g/mol0.05L=0.128g

4、/L【答案】 （1）2NaHSO 3=Na2S2O5+H2O (2) NaHSO3得到 NaHSO3过饱和溶液(3) 2H2O4e =4H +O2 a (4)S2O +2I2+3H2O=2SO +4I+6H 0.12825 241.（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，K 2MnO4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

5、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 K2MnO4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，K 2MnO4溶液中通入 CO2使 MnO 发生歧化反应，生成 MnO 和 MnO2，趁热过滤除去二24 43氧化锰，得高锰酸钾溶液，冷却结晶得高锰酸钾

6、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）由题意可知，KOH、KClO 3、MnO 2共熔制得绿色 K2MnO4，发生反应方程式为：KClO3+ 3MnO2+6KOH KCl+3K2MnO4+3H2O，故答案为：= = = = =高 温 3MnO2+6KOH KCl+3K2MnO4+3H2O。 （3）第步母液中主要含有的溶质一定有 K2CO3、KCl 和= = = = =高 温 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：

7、KMnO 4；MnO 2。 （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。24 4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24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”24 4 24 4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)

8、不断搅拌或适当加热(2) KClO3+3MnO2+6KOH KCl+3K2MnO4+3H2O = = = = =高 温 (3) KMnO4 MnO2(4) 负阳离子 MnO -e=MnO 原料利用率高，产品更纯净24 42.（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(FeTiO 3)，其中一部分 Fe2+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.

9、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_4(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+ +

10、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：TiO 2+2H2O H2TiO3+2H+，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成 H2TiO3；故答案为：溶液中存在平衡：TiO 2+2H2O H2TiO3+2H+，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成H2TiO3。 （5）流程中生成了硫酸，步骤中使用硫酸，可循环

11、使用，故答案为：H 2SO4或硫酸。 （6）用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融 CaF2-CaO 作电解质，阳极发生氧化反应，阴极析出钙、发生还原反应，由阳极图示产物可知，阳极生成一氧化碳气体，是电解质中的氧离子失电子生成氧气，氧气和阳极石墨反应生成的一氧化碳，所以电极反应为：2O 2-4e=O2或 C+O2-4e=CO，故答案为：2O 2-4e=O2或 C+O2-4e=CO 。制备 TiO2时，在电解槽发生如下反应：阴极：2Ca 2+4e=2Ca 阳极：2O 2-4e=O2，钙再还原二氧化钛生成钛：2Ca+TiO 2=Ti+2CaO，由此可见，CaO 的量不变，故答案为：不变。【答案】 （1）2

12、Fe 3+Fe=3Fe2+（2） B （3） 过滤（4） 溶液中存在平衡：TiO 2+2H2O H2TiO3+2H+，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成H2TiO3（5） H 2SO4或硫酸（6）2O 2-4e=O2或 C+O2-4e=CO 不变3.（2018 山东济南一模）红帘石矿的主要成分为 Fe3O4、Al 2O3、MnCO 3、MgO 少量 MnO2等。工业上将红帘石处理后运用阴离子膜电解法的新技术提取金属锰并制得绿色高效的水处理剂(K 2FeO4)。工业流程如下：5(1)在稀硫酸浸取矿石的过程中，MnO 2可将 Fe2+氧化为 Fe3+，写出该反应的离子方程式：_。(2)浸出

13、液中的阳离子除 H+、Fe 2+、Fe 3+外还有_(填离子符号)。(3)已知：不同金属离子生成生成氢氧化物沉淀所需的 pH 如下表：离子 Fe3+ A13+ Fe2+ Mn2+ Mg2+开始沉淀的 pH 2.7 3.7 7.0 7.8 9.6完全沉淀的 pH 3.7 4.7 9.6 9.8 11.1步骤中调节溶液的 pH 等于 6，调节 pH 的试剂最好选用下列哪种试剂：_(填选项字母，下同)滤渣 B 除掉杂质后可进一步制取 K2FeO4，除掉滤渣 B 中杂质最好选用下列哪种试剂：_。a.稀盐酸 b.KOH c.氨水 d.MnCO 3 e.CaCO3(4)滤渣 B 经反应生成高效水处理剂的离

14、子方程式_。(5)电解装置如图所示，箭头表示溶液中阴离子移动的方向；则与 A 电极连接的是直流电源的_极。阳极电解液是稀硫酸，若阴极上只有锰单质析出，当生成 11g 锰时，另一个电极上产生的气体在标准状况下的体积为_。【解析】本题考查化学工艺流程。(1)在稀硫酸浸取矿石的过程中，MnO 2将溶液中 Fe2+氧化为 Fe3+，MnO 2被还原为 Mn2+，反应的离子方程式为：MnO 2+2Fe2+4H+=2Fe3+Mn2+2H2O；(2)由题意可知，在稀硫酸浸取矿石的过程中，过量的稀硫酸与 Fe3O4、Al 2O3、MnCO 3、MgO 反应生成 Fe2+、Fe 3+、Al 3+、Mn 2+、M

15、g 2+，部分 Fe2+被MnO2氧化为 Fe3+，即浸出液中的阳离子除 H+、Fe 2+、Fe 3+外还有 Al3+、Mn 2+、Mg 2+；(3)步骤中先加双氧水将Fe2+氧化为 Fe3+，再调节溶液的 pH 等于 6，将溶液中 Fe3+和 Al3+转化为 Fe(OH)3沉淀和 Al(OH)3沉淀，调节溶液的 pH 时，最好选用不引入杂质的 MnCO3；除去 Fe(OH)3沉淀中的 Al(OH)3沉淀，应选用强碱 KOH 溶液与6Al(OH)3反应生成可溶的 KAlO2；(4)Fe(OH) 3在碱性条件下被 KClO 氧化为 K2FeO4，KClO 被 Fe(OH)3还原为KCl，反应的离

16、子方程式为：2Fe(OH) 3+3ClO+4OH=2FeO +3Cl+5H2O；(5)由电子的移动方向可知，与 A 电24极连接的是直流电源的负极，则 A 电极为电解池的阴极，B 电极为电解池的阳极，阴极上 Mn2+放电生成 Mn，阳极上 OH放电生成 O2，11g 锰的物质的量为 0.2mol，由得失电子数目守恒可知，在标准状况下阳极生成0.1molO2，在标准状况下的体积为 2.24L。【答案】（1）MnO 2+2Fe2+4H+=2Fe3+Mn2+2H2O（2）Mn 2+、Mg 2+、Al 3+（3）db（4）2Fe(OH) 3+3ClO+4OH=2FeO +3Cl+5H2O24（5）负

17、2.24L4.（2018 重庆九校联考）资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。某工厂以酸性工业废水（含 H+、Al 3+、Mg 2+、Cr 2O 、SO ）以及硫酸厂废气(SO 2)为原料提取铬的工艺流程如下：27 24有关数据如下表所示。化合物 Mg(OH)2 Al(OH)3 Cr(OH)3完全沉淀的 pH 10.5 4.3 5.3开始溶解的 pH 7.8 9.2Ksp近似值 5.610-12 1.310-33 6.310-31请回答下列问题：（1）步骤中发生主要反应的离子方程式为_。（2）步骤中加入适量 Al2O3的目的是_。（3）为了达到实验目的，步骤中加入 NaO

18、H 溶液，应调节溶液的 pH 范围为_。（4）步骤向滤液 B 中通入过量 CO2，反应的离子方程式为_。（5）工业上也常采用下列装置，利用电解法处理含铬废水。7在电解过程中阳极区 pH 增大的原因是_。理论上每处理含 1mol K2Cr2O7的废水，阴极区得到的气体体积为_（标准状况）L。【解析】步骤中，SO 2有还原性，Cr 2O 在酸性条件下具有强氧化性，故发生主要反应的离子方程式27为：Cr 2O +3SO2+2H+=2Cr3+3SO +H2O，故答案为：Cr 2O +3SO2+2H+=2Cr3+3SO +H2O。 （2）根据题中表27 24 27 24格数据，步骤中加入适量 Al2O3

19、的目的是：调节溶液的 pH，使 Cr3+、Al 3+形成沉淀而与 Mg2+分离，故答案为：调节溶液的 pH，使 Cr3+、Al 3+形成沉淀而与 Mg2+分离。 （3）步骤中的滤渣 A 为：Al(OH) 3和 Cr(OH)3，加入NaOH 溶液使氢氧化铝溶解，故调节溶液的 pH 范围为：7.8pH9.2，故答案为：7.8pH9.2。 （4）步骤向滤液 B 中通入过量 CO2，滤液 B 为偏铝酸钠溶液，偏铝酸钠溶液和过量 CO2反应生成 Al(OH)3和碳酸氢钠，反应的离子方程式为：AlO +CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO ，故答案为：AlO +CO2+2H2O=Al(OH)3+2 3

20、 2HCO 。 （5）右侧铁板为阳极，铁放电生成亚铁离子，亚铁离子被溶液中 Cr2O 氧化，发应生成 Cr3+和3 27Fe3+，反应的离子方程式：Cr 2O +6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O，故在电解过程中阳极区 pH 增大的原因是：27Fe2+与 发生反应消耗 H+，同时 H+通过质子交换膜迁移到阴极区，故答案为：Fe 2+与 发生反应消Cr2O2-7 Cr2O2-7耗 H+，同时 H+通过质子交换膜迁移到阴极区。阴极氢离子放电生成氢气，2H +2e=H2，阳极反应为：Fe-2e=Fe2+，根据反应 Cr2O +6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O，可知 1molK2Cr2O7和 6molFe2+反应，所以阳27极每生成 6molFe2+，失去 12mol 电子，根据得失电子守恒可知：阴极区生成氢气为 6mol，标况下氢气的体积为：134.4L，故答案为：134.4。【答案】 （1）Cr 2O +3SO2+2H+=2Cr3+3SO +H2O 27 24（2）调节溶液的 pH，使 Cr3+、Al 3+形成沉淀而与 Mg2+分离（3）7.8pH9.2 （4）AlO +CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO2 3Fe2+与 Cr2O 发生反应消耗 H+，同时 H+通过质子交换膜迁移到阴极区 134.4 278