某离子交换膜
1. 工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜
阳极:4 OH- - 4 e- = 2 H2O + O2↑,抄
阴极:4 H+ + 4 e- = 2 H2↑,
总反应 2 H2O ==通电== 2 H2↑ + O2↑
用阳袭离子交换膜电解法除去工业品氢氧化钾溶液中的杂质含氧酸根,相当于电解水,
电解时,阳极:4 OH- - 4 e- = 2 H2O + O2↑,阴极:4 H+ + 4 e- = 2 H2↑,
总反应 2 H2O ==通电== 2 H2↑ + O2↑
其中阴极区H+放电,H+浓度减小,使水的电离平衡向右移动促进水的电离,OH-浓度增大.
在阴极和阳极之间有阳离子交换膜,只允许K+和H+通过,这样就在阴极区聚集大量的K+和OH-,
从而产生纯的氢氧化钾溶液.
2. 如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题,其中乙装置中X为阳离子交换膜,丙中
(1)燃料电池中,负极上投放燃料所以投放甲烷的电极是负极,负极上失电子发生氧化反应,电极反应式为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O.
故答案为:CH4-8e-+10OH-═CO23-+7H2O;
(2)甲中投放氧化剂的电极是正极,所以乙装置中石墨电极是阳极,阳极上氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑,
故答案为:2Cl--2e-═Cl2↑;
(3)串联电池中转移电子数相等,若在标准状况下,有2.24L氧气参加反应,则转移电子的物质的量=
2.24L |
22.4L/mol |
2H++2e-=H2↑
2mol 22.4L
0.4mol xL
x=4.48,
故答案为:4.48;
(4)a为阴极,发生2H++2e-=H2↑,水的电离平衡正向移动,使溶液显碱性,酚酞遇碱变红,
故答案为:溶液变红;由于2H++2e-=H2↑,水的电离平衡正向移动,使溶液显碱性,酚酞遇碱变红;
(5)电解精炼铜时利用了电解原理,电能转化为化学能,也有少量转化为热能.电解精炼时粗铜做阳极,发生氧化反应,精铜做阴极,阴极上发生还原反应.电解时,溶液中的阳离子向阴极移动,在阴极上得电子.粗铜中的不活泼金属不能失电子,以阳极泥的形式沉积在阳极附近.此题应选b、d;
故答案为:bd;
(6)利用反应2Cu+O2+2H2SO4═2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,铜被氧化,应为负极,正极上氧气被还原,电极方程式为4H++O2+4e-═2H2O,
故答案为:4H++O2+4e-═2H2O.
3. 如图1所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜
燃料电池中,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极.
(1)燃料电池中,负极上投放燃料所以投放甲烷的电极是负极,负极上失电子发生氧化反应,电极反应式为:
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O.
故答案为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O.
(2)甲中投放氧化剂的电极是正极,所以乙装置中石墨电极是阳极,阳极上氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑.
故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑.
(3)串联电池中转移电子数相等,若在标准状况下,有2.24L氧气参加反应,则转移电子的物质的量=
2.24L |
22.4L/mol |
2H++2e-=H2↑
2mol 22.4L
0.4mol xL
x=4.48
2Cu 2++2e-=Cu
2mol 64g
0.4mol yg
y=12.8
故答案为:4.48;12.8.
(4)电解饱和食盐水时,阴极上析出氢气,阳极上析出氯气,氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠,次氯酸钠是漂白液的有效成分,B电极上生成氯气,氯气的密度小于溶液的密度,所以生成的氯气上升,能和氢氧化钠溶液充分的接反应生成次氯酸钠,所以A极上析出氢气,即A极是阴极,所以a为电池负极;若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠做电解质溶液,阴极上氢离子放电生成氢气,如果阳极是惰性电极,阳极上氢氧根离子放电生成氧气得不到氢氧化亚铁,所以阳极上应该是铁失电子生成亚铁离子,亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁.
故答案为:负极;饱和食盐水;铁.
4. (7分)工业上采用离子交换膜电解槽电解饱和食盐水,可以得到高浓度的烧碱溶液(含NaOH35%~48%)。某学
(1)40%(2)需要浓硫酸的体积为200g×24.5%÷98%÷1.84g/ml≈27ml (3设参加反应的氢氧化钠的质量分数为X H 2 SO 4 + 2NaOH==Na 2 SO 4 +2H 2 O 98 80 160g×24.5% 100gX 98:80=160g×24.5%:100gX X=32% 32%<35%所以该溶液没有达到高浓度标准 5. 如图所示,某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜.
(1)燃料电池中通入氧化剂氧气的电极是正极,正极上得电子发生还原反应,负极上燃料失电子和氢氧根离子发生氧化反应生成水,
析出铜的质量=
故答案为:1.204×1023;12.8g; (5)若将乙装置中铁电极与石墨电极位置互换,其他装置不变,则阳极上铁失电子发生氧化反应,阴极上氢离子放电生成氢气, 所以电池反应式为Fe+2H2O
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