Question

7．金屬冶煉和處理常涉及氧化還原反應(yīng)．
（1）由下列物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時(shí)采用電解法的是bd
a．Fe₂O₃ b．NaCl      c．Cu₂S           d．Al₂O₃
（2）輝銅礦（Cu₂S）可發(fā)生反應(yīng)  2Cu₂S+2H₂SO₄+5O₂═4CuSO₄+2H₂O，
該反應(yīng)的還原劑是Cu₂S，當(dāng)1mol O₂發(fā)生反應(yīng)時(shí)，還原劑所失電子的物質(zhì)的量為4mol．
（3）圖1為電解精煉銀的示意圖，a（填a或b）極為含有雜質(zhì)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(yīng)式為NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O
（4）氯堿工業(yè)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(chǎn)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(yáng)離子通過(guò)．

完成下列填空：
①寫出電解飽和食鹽水的離子方程式．2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-
②離子交換膜的作用為：防止陽(yáng)極生成的氯氣與陰極生成的氫氧化鈉反應(yīng)而使產(chǎn)品不純、防止陽(yáng)極生成的氯氣與陰極生成的氫氣反應(yīng)遇火反應(yīng)而引發(fā)安全事故．
③精制飽和食鹽水從圖中a位置補(bǔ)充，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）電解法：冶煉活潑金屬K、Ca、Na、Mg、Al，一般用電解熔融的氯化物（Al是電解熔融的三氧化二鋁）制得；熱還原法：冶煉較不活潑的金屬Zn、Fe、Sn、Pb、Cu，常用還原劑有（C、CO、H₂等）；熱分解法：Hg、Ag用加熱分解氧化物的方法制得，物理分離法：Pt、Au用物理分離的方法制得；
（2）失電子化合價(jià)升高的反應(yīng)物是還原劑，根據(jù)得失電子相等計(jì)算失去電子的物質(zhì)的量；
（3）電解精煉銀時(shí)，粗銀作陽(yáng)極，若b極有少量紅棕色氣體生成，則b電極上硝酸根離子得電子生成二氧化氮；
（4）①電解精制飽和食鹽水生成氯氣、氫氣、燒堿；
②陽(yáng)離子交換膜只能陽(yáng)離子通過(guò)，陰離子和氣體不能通過(guò)；
③電解飽和食鹽時(shí)陽(yáng)極陰離子Cl^-、OH^-放電，Cl^-的放電能力強(qiáng)于OH^-，陽(yáng)極發(fā)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(yáng)極，精制飽和食鹽水從陽(yáng)極進(jìn)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(jià)化合物熔融時(shí)不導(dǎo)電，所以Al是電解熔融的Al₂O₃制得；鐵和銅用熱還原法，
故答案為：bd；
（2）在該反應(yīng)中，Cu元素化合價(jià)由+1升高到+2，S元素由-2升高到+6，所以Cu₂S做還原劑；
氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等，所以當(dāng)有1molO₂參與反應(yīng)時(shí)失去4mol電子，則還原劑所失電子的物質(zhì)的量為4mol；
故答案為：Cu₂S；4；
（3）電解精煉時(shí)，粗銀做陽(yáng)極，所以粗銀是a極；b電極是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，生成了紅棕色氣體是NO₂，電極反應(yīng)：NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O，
故答案為：a；NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O；
（4）①電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿，反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
②陽(yáng)離子交換膜只能陽(yáng)離子通過(guò)，陰離子和氣體不能通過(guò)，用石墨作電極電解飽和氯化鈉時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣，氯氣不能通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而進(jìn)入陰極，如果氯氣進(jìn)入陰極易和氫氣混合產(chǎn)生爆炸，且易和氫氧化鈉溶液反應(yīng)2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O，生成氯化鈉、次氯酸鈉而導(dǎo)致制取的氫氧化鈉不純；
故答案為：防止陽(yáng)極生成的氯氣與陰極生成的氫氧化鈉反應(yīng)而使產(chǎn)品不純；防止陽(yáng)極生成的氯氣與陰極生成的氫氣反應(yīng)遇火反應(yīng)而引發(fā)安全事故；
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(jìn)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(yáng)極，依據(jù)裝置圖分析可知精制飽和食鹽水從陽(yáng)極進(jìn)入，即進(jìn)口為a，
故答案為：a，d．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了金屬的冶煉方法、氧化還原反應(yīng)、電解原理等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)金屬的活潑性確定冶煉方法、離子的放電順序，注意電解原理的分析，電極分析判斷方法，題目難度中等．