Question

6．金屬冶煉和處理常涉及電化學知識．
（1）由下列物質冶煉相應金屬時采用電解法的是bd
a．Fe₂O₃b．NaCl        c．Cu₂S        d．Al₂O₃
（2）圖1為電解精煉銀的示意圖，a（填a或b）極為含有雜質的粗銀，若b極有少量紅棕色氣體生成，則生成該氣體的電極反應式為2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O．
（3）氯堿工業以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產品．圖2是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過．

完成下列填空：
①寫出電解飽和食鹽水的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
②離子交換膜的作用為：阻止陽極產生的Cl₂和陰極產生的H₂混合發生爆炸以及阻止OH^-進入陽極室，與Cl₂發生副反應：2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O；．
③氫氧化鈉溶液從圖中d位置流出． （選填“a”、“b”、“c”或“d”）

Answer 1

分析 （1）冶煉活潑金屬K、Ca、Na、Mg、Al，一般用電解熔融的氯化物（Al是電解熔融的Al₂O₃）制得；
（2）電解精煉時含有雜質的金屬作陽極；若陰極有少量紅棕色氣體生成，說明陰極上硝酸根離子得電子生成二氧化氮；
（3）①電解精制飽和食鹽水生成氯氣、氫氣、燒堿；
②陽離子交換膜只能陽離子通過，陰離子和氣體不能通過；
③電解飽和食鹽時陽極陰離子Cl^-、OH^-放電，Cl^-的放電能力強于OH^-，陽極發生的方程式為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極：2H⁺+2e^-═H₂↑；H₂、NaOH在陰極，NaOH溶液的出口為d，Cl₂在陽極，精制飽和食鹽水從陽極進入．

解答 解：（1）冶煉活潑金屬K、Ca、Na、Mg、Al，一般用電解熔融的氯化物，由于AlCl₃是共價化合物熔融時不導電，所以Al是電解熔融的Al₂O₃制得；Mg是電解熔融的NaCl；
故答案為：bd；
（2）電解精煉時，粗銀作陽極，純銀作陰極，陽極與外接電源的正極相連，則a為含有雜質的粗銀，若陰極有少量紅棕色氣體生成，說明陰極上硝酸根離子得電子生成二氧化氮，電極反應式為：2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O，
故答案為：a；2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O；
（3）電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿，反應的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）陽離子交換膜只能陽離子通過，陰離子和氣體不能通過，用石墨作電極電解飽和氯化鈉時，陽極上氯離子放電生成氯氣，氯氣不能通過陽離子交換膜而進入陰極，如果氯氣進入陰極易和氫氣混合產生爆炸，且易和氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉而導致制取的氫氧化鈉不純；
故答案為：阻止OH^-進入陽極室，與Cl₂發生副反應：2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O；
（3）電解槽中陰極是氫離子放電生成氫氣，水電離平衡正向進行氫氧根離子濃度增大，生成氫氧化鈉溶液，NaOH溶液的出口為d；
Cl₂在陽極，依據裝置圖分析可知精制飽和食鹽水從陽極進入，即進口為a，
故答案為：d．

點評 本題考查了電解原理的分析，電極分析判斷方法，化學方程式書寫等，題目難度中等．