Question

【題目】Ⅰ、目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝。

(1)圖中用石墨做電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2。則陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式為___________________________________________。

(2)電解一段時間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，停止電解。通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為________mol。

Ⅱ、某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4 ＋ 8H2O設(shè)計如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為 1 mol·L－1，溶液的體積均為200 mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。

回答下列問題：

(3)此原電池的正極是石墨________(填“a”或“b”)。

(4)電池工作時，鹽橋中的SO移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。

(5)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為_______________________。

(6)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5 mol·L－1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為____mol。

Answer 1

【答案】 Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ 0.01 a 乙 MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O 0.5

【解析】試題分析：Ⅰ、(1)陽極Cl－失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成ClO2。(2)水電離產(chǎn)生的H＋在陰極上放電產(chǎn)生氫氣，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n＝2n(H2)＝2×(0.112 L÷22.4 L·mol－1)＝0.01 mol，根據(jù)電荷守恒分析轉(zhuǎn)移陽離子的物質(zhì)的量。Ⅱ、(3)原電池中發(fā)生氧化反應(yīng)的一極是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的一極是正極；(4)原電池中陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極；(5)甲燒杯中MnO得電子被還原為Mn2＋； (6) MnSO4濃度由1 mol·L－1變?yōu)?.5 mol·L－1，則生成MnSO4的物質(zhì)的量是0.2L×(1.5 mol·L－1-1 mol·L－1)=0.1mol，根據(jù)電極反應(yīng)式計算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量。

解析：Ⅰ、(1)陽極Cl－失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成ClO2，電極反應(yīng)是Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋。(2)水電離產(chǎn)生的H＋在陰極上放電產(chǎn)生氫氣，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量n＝2n(H2)＝2×(0.112 L÷22.4 L·mol－1)＝0.01 mol，溶液中陽離子全是+1價離子，根據(jù)電荷守恒，通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.01mol。Ⅱ、(3)原電池中發(fā)生氧化反應(yīng)的一極是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的一極是正極；根據(jù)電池總反應(yīng)方程式，KMnO4得電子發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)eSO4失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；所以原電池的正極是石墨a； (4)原電池中陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極，所以鹽橋中的SO移向乙燒杯；(5)甲燒杯中MnO得電子被還原為Mn2＋，電極反應(yīng)是MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O； (6) MnSO4濃度由1 mol·L－1變?yōu)?.5 mol·L－1，則生成MnSO4的物質(zhì)的量是0.2L×(1.5 mol·L－1-1 mol·L－1)=0.1mol，根據(jù)電極反應(yīng)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O，生成0.1mol MnSO4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.5mol。