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(10分)某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏伽德罗常数的值,其...

(10分)某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏伽德罗常数的值,其实验方案的要点为:

①用直流电电解氯化铜溶液,所用仪器如图:

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②在电流为I A,通电时间为t s后,精确测得某电极上析出的铜的质量为m g.

试回答:

(1)连接这些仪器的正确顺序为:(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示,下同)E接________,C接________,________接F.

(2)写出B电极上发生反应的离子方程式________________.G试管中淀粉KI溶液变化的现象为__________________,相应的离子方程式是__________________.

(3)为精确测定电极上析出铜的质量,所必需的实验步骤的先后顺序是________.(选填下列操作步骤的编号)

①称量电解前电极质量

②刮下电解后电极上的铜并清洗

③用蒸馏水清洗电解后电极

④低温烘干电极后称量

⑤低温烘干刮下的铜后称量

⑥再次低温烘干后称量至恒重

(4)已知电子的电荷量为1.6×1019C.试列出阿伏伽德罗常数的计算表达式:NA=________.

 

(1)D A B  (2)2Cl--2e-===Cl2↑ 溶液变蓝   Cl2+2I-===2Cl-+I2 (3)①③④⑥  (4)mol-1 【解析】(1)B电极上应产生Cl2:2Cl--2e-===Cl2↑,B极上流出电子,电子进入直流电源的正极,即F极,由此可得仪器连接顺序及电流方向。 (2)B中产生Cl2,Cl2进入G中与KI反应,有I2生成,I2使淀粉变蓝色。 (3)镀在A电极上的Cu是没必要刮下的,也无法刮干净,故②⑤两步须排除在外。 (4)因为析出Cu的物质的量=m/64mol,电子转移物质的量为m/64×2 mol,即m/64×2×NA个电子,由于电子的电荷量为1.6×10-19C,所以m/64×2×NA×1.6×10-19=It, 则 NA=mol-1。
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考点分析:
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(8分)某化学研究小组以铜为电极电解饱和食盐水,探究过程如下:

实验1:如图所示连接装置,电源接通后,与电池负极相连的铜丝上有大量气泡产生;与电池正极相连的铜丝由粗变细.电解开始30 s内,阳极附近出现白色浑浊,然后开始出现橙黄色浑浊,此时测定溶液的pH约为10.随着沉淀量的逐渐增加,橙黄色沉淀慢慢聚集在试管底部,溶液始终未出现蓝色.

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实验2:将实验1中试管底部的橙黄色沉淀取出,分装在两支小试管中,以后的操作和现象如下:

序号

操作

现象

滴入稀硝酸溶液

沉淀溶解,有无色气泡产生,最终得到蓝色溶液

滴入稀硫酸溶液

橙黄色沉淀转变为紫红色不溶物,溶液呈现蓝色

阅读资料:常见铜的化合物颜色如下:

物质

颜色

物质

颜色

氯化铜

固体呈棕色,浓溶液呈绿色,稀溶液呈蓝色

氢氧化亚铜(不稳定)

橙黄色

碱式氯化铜

绿色

氢氧化铜

蓝色

氧化亚铜

砖红色或橙黄色

氯化亚铜

白色

请回答下列问题:

(1)铜的常见正化合价为________、________,最终试管底部橙黄色沉淀的化学式________________.

(2)阴极上发生的反应为________________;阳极上发生的反应为________________.

(3)写出实验2中①、②的离子方程式:

①____________________________________,②______________________________.

 

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(7分)二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料.工业上以软锰矿为原料,利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下:

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某软锰矿的主要成分为MnO2,还含Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%) 等元素的化合物.部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表,回答下列问题:

沉淀物

pH

Al(OH)3

5.2

Fe(OH)3

3.2

Fe(OH)2

9.7

Mn(OH)2

10.4

Cu(OH)2

6.7

Zn(OH)2

8.0

CuS

≥-0.42

ZnS

≥2.5

MnS

≥7

FeS

≥7

(1)硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4,酸浸时发生的主要反应的化学方程式为______________________________.

(2)滤渣A的主要成分为________.

(3)加入MnS的目的是除去________杂质.

(4)碱性锌锰干电池中,MnO2参与的电极反应方程式为__________________________.

(5)从废旧碱性锌锰干电池中可以回收利用的物质有________(写出两种).

 

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(10分)在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体,上层液体中插入两根石墨电极,圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒,可以上下搅动液体,装置如右图.接通电源,阳极周围的液体呈现棕色,且颜色由浅变深,阴极上有气泡生成.停止通电,取出电极,用搅棒上下剧烈搅动.静置后液体又分成两层,下层液体呈紫红色,上层液体几乎无色.根据上述实验回答:

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(1)阳极上的电极反应式为________.

(2)阴极上的电极反应式为________.

(3)原上层液体是________.

(4)原下层液体是________.

(5)搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是__________________________________.

(6)要检验上层液体中含有的金属离子,其方法是______________________________,现象是__________________________________.

 

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(7分)甲、乙两池的电极材料都是铁棒与碳棒(如下图).请回答下列问题:

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(1)若两池中均盛放CuSO4溶液,反应一段时间后:

①有红色物质析出的是:甲池中的________棒;乙池中的________棒.

②在乙池中阴极的电极反应式是________________.

(2)若两池中均盛放饱和NaCl溶液,反应一段时间后:

①写出乙池中发生的总反应的离子方程式____________________.

②将湿润的淀粉KI试纸放在乙池附近,发现试纸变蓝,待一段时间后又发现蓝色褪去,这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化.若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1,且生成两种酸,该反应的化学方程式为____________________.

③若乙池转移0.02 mol电子后停止实验,池中溶液的体积是200 mL,则溶液混匀后的pH=________.

 

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(10分)工业上处理含Cr2O72—的酸性工业废水常用以下方法:①往工业废水里加入适量的NaCl,搅拌均匀;②用Fe为电极进行电解,经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生;③过滤回收沉淀,废水达到排放标准.试回答:

(1)电解时的电极反应:阳极________________,阴极__________________________.

(2)Cr2O72—转变成Cr3的离子反应方程式:_____________________.

(3)电解过程Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎么产生的?

______________________________________.

(4)能否用Cu电极来代替Fe电极?________(填“能”或“不能”),简述理由______________________.

 

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