2020届高考化学第二轮复习非选择题规范练：电解工艺流程(含解析)

1、2020 届高考化学第二轮专题复习非选择题规范练电解工艺流程1、工业上，以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁(FeTiOs)，其中一部分 Fe2+在风化过程中会转化为+3 价。已知：TiO(OH)2(即 HHTiOs)为两性氢氧化物(1)步骤中，发生主要反应的离子方程式为母序号)。A.熔沸点差异 B.溶解性差异C.氧化性、还原性差异(3) 步骤、中，均需用到的操作是 _(填操作名称)。(4) 请结合化学用语，用化学平衡理论解释步骤中将TiO2+转化为 HITiOs的原理：_。(5) 上述工艺流程中可以循环利用的物质是 _(6) 研究发现，可以用石墨作阳极、钛

2、网作阴极、熔融CaF-CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还原二 氧化(2)步骤中，实现混合物的分离是利用物质的填字钛制备金属钛。1写出阳极所发生反应的电极反应式 _。2在制备金属 Ti 前后，CaO 的质量将_（填“增大”、“不变”或“减小”）。解析：（1）步骤中，用铁粉将 Fe3+转化为 Fe2+的反应的离子方程式 为2Fd+Fe=3Fe,故答案为：2Fe3+Fe=3Fe+o（ 2）步骤冷却 结晶得到硫酸亚铁晶体，利用的是物质溶解度的不同，通过冷却热饱 和溶液得到；故答案为 B（ 3）步骤的操作过程中都得到沉 淀或晶体，所以需要过滤得到固体和溶液，故答案为：过滤。（

3、4）步骤中使用热水的目的是促进 TiO2+水解生成 HTQ3,分离出固体加 热得到 TiO2;溶液中存在平衡：TiO2+2H2 HTQ3+2H,当加入热 水稀释、升温后，平衡正向移动，生成 HTiO3;故答案为：溶液中存 在平衡：TiO2+2HH2TQ3+2H，当加入热水稀释、升温后，平衡 正向移动，生成 H2TiO3。 （ 5）流程中生成了硫酸，步骤中使用硫 酸，可循环使用，故答案为：H2SO或硫酸。（6）用石墨作阳极、 钛网作阴极、熔融 CaF-CaO 作电解质，阳极发生氧化反应，阴极析 出钙、发生还原反应，由阳极图示产物可知，阳极生成一氧化碳气体， 是电解质中的氧离子失电子生成氧气，氧气

4、和阳极石墨反应生成的一 氧化碳，所以电极反应为：2O-4e-=Of 或C+O-4e-=CO，故答 案为：2O-4e-=Of 或 C+O-4e=CO。制备TiO?时，在电解槽发生如下反应：阴极：2CaT+4e-=2Ca 阳极：2O-4e-=Qf，钙再还原二氧化钛生成钛：2Ca+TiO=Ti+2CaQ 由此可见，CaO 的量不 变，故答案为：不变。3+2+答案：（1）2Fe +Fe=3Fe（2） B（3） 过滤（4）溶液中存在平衡：TiO2+2H2= H2TiO3+2H，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成 HTiO3（5） HSO 或硫酸（6） 2O-4e-=Of 或 C+O-4e-=CO

5、不变2、焦亚硫酸钠（NQSO）在医药、橡胶、印染、食品等方面应 用广泛。回答下列问题：（1）生产 NaS2Q,通常是由 NaHSOi 饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式_。（2）利用烟道气中的 SO 生产 NaSO 的工艺为：so.Na.CO 1SO,11. ?11和港戒 一*一 一*一 一k一 - N丐SppH=4.1pH=7- SpH=4 I、1pH=4.1 时，1中为_ 溶液（写化学式）。2工艺中加入 NaCO 固体、并再次充入 SO 的目的是_。（3）制备 NaSO 也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SQ 碱吸收液中含有 NaHSO 和 NaSO。阳极的电极反应式为

6、_。电解后，_ 的 NaHSg 度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到 NaSO残留量时，取 50.00 mL 葡萄酒样品，用 0.01000mol L-1的碘标准液滴定至终点，消耗 10.00mLo滴定反应的离子方程式为 _ ,该样品中 NaSO 的残留量为_gL-1（以 SQ 计）解析： （1）亚硫酸氢钠过饱和溶液脱水生成焦亚硫酸钠，根据原子守恒可知反应的方程式为 2NaHSO=NgSO+HO;（2）碳酸钠饱和溶液吸收 SQ 后的溶液显酸性，说明生成物是酸式盐，即I中为NaHSO要制备焦亚硫酸钠，需要制备亚硫酸氢钠过饱和溶液，因 此工艺中加入碳酸钠固体、并再次充入二氧化硫的目的是得到 Na

7、HSO过饱和溶液；（3）阳极发生失去电子的氧化反应，阳极区是稀硫酸， 氢氧根放电，则电极反应式为 2H2O- 4e=4H+Of。阳极区氢离子 增大，通过阳离子交换膜进入 a 室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸钠。 阴 极是氢离子放电，氢氧根浓度增大，与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠， 所以电解后 a室中亚硫酸氢钠的浓度增大。（4）单质碘具有氧化性， 能把焦亚硫酸钠(4)氧化为硫酸钠， 反应的方程式为 S2O5-+2l2+3HO=2SO+4l-+6H ;消耗碘的物质的量是 0.0001mol，所以焦 亚硫酸钠的残留量（以 SO 计）是 0.128答案：(1) 2NaHSO=Na&Q+HO(2) Na

8、HSO 得至 U NaHSOt 饱和溶液(3) 2HO-4e=4H +Qfa(4)S2Q+212+3HQ=2Sb4l-+6l4 0.128实验室以固体碱熔氧化法制备高锰酸钾，其部分流程如下:回答下列问题:(1)为提高第步的浸出速率，可米取的措施之一是(2)第步通入 CQ,将溶液的 pH 调至 1011 时，IMnQ 完全转化为 KMnQ 和 MnQ。第步碱熔时发生反应的化学方程式为(3)第步母液中主要含有的溶质一定有CQ KCl 和_该流程中，除了浓缩结晶的母液之外，还可以循环使用的物质是工业上可采用如图所示装置电解 K?MnQ 溶液制备 KMnQPt3、高锰酸钾是一种重要的氧化剂,在消毒杀菌

9、等方面应用广泛。KOIIMnOKMnOKCKXb 是直流电源的_ 极2该装置中的离子交换膜是 _换膜(填“阴离子”或“阳离子”)3电解时阳极的电极反应式是_ 。4与“固体碱熔氧化法”相比，“电解法”的优点是解析：在碱性条件下氯酸钾与二氧化锰加热熔融发生氧化还原反应，二氧化锰被氧化成锰酸钾，溶于水得墨绿色KMnO 溶液，KMnO溶液中通入 CO 使 MnO 发生歧化反应，生成 MnO 和 MnO,趁热过滤除 去二氧化锰，得高锰酸钾溶液，冷却结晶得高锰酸钾晶体，(1)搅拌、适当升温、将废渣碾细成粉末等均可加快反应速率，所以为提高 第步的浸出速率，可采取的措施有将熔融物粉碎、不断搅拌、适当 加热等，

10、故答案为：不断搅拌或适当加热。(2)由题意可知，KOH KCIO、MnO 共熔制得绿色 K?MnO,发生反应方程式为：KCIC3+ 3Mn O+6KOH 高=KCI+3KMn (Z+3H2O，故答案为：3Mn (2+6KOH 高= KCI+3&Mn G+3HQ( 3)第步母液中主要含有的溶质一定有 &CO、 KCI 和 KMnQ 除了浓缩结晶的母液之外，还可以循环使用的物质是 MnO,故答案为：KMnQ MnQ(4)由图可知，MnO 应该在阳极 失电子生成 MnO,所以 a 是直流电源的正极，b是直流电源的负极，O故答案为：负。由图可知，阴极区的电极反应式为 2H+2e=Hf,

11、 阴极区 0H 浓度增大，稀 KOH 变为浓 KOH 该装置中的离子交换膜应 是阳离子交换膜，允许阳离子 K+通过，故答案为：阳离子。电解时 阳极的 MnO的放电能力强于 OH，故阳极的电极反应式为：MnO-e-=MnO 故答案为：MnO-e-=MnO与“固体碱熔氧化法”相 比，“电解法”的优点是原料利用率高，产品更纯净，答案为：原料 利用率高，产品更纯净。答案：（1）不断搅拌或适当加热（2）KCIO+3MnO+6KoH=KCI+3KMnC+3H2O（3）KMnOMnO（4）负阳离子 MnO-e-=MnO 原料利用率高，产品更纯净4、红帘石矿的主要成分为 FQQ、AI2Q、MnCO MgO 少

12、量 MnO等。工业上将红帘石处理后运用阴离子膜电解法的新技术提取金属锰并制得绿色高效的水处理剂（KzFeO）。工业流程如下：（1）在稀硫酸浸取矿石的过程中，MnO 可将 Fe2+氧化为 Fe3+，写出该反应的离子方程式：_(2) 浸出液中的阳离子除 H+、Fe2+、Fe3+外还有_ (填离子符号)。(3) 已知：不同金属离子生成生成氢氧化物沉淀所需的pH 如下表：离子L 3+FeA13+1- 2+FeMrTMg+开始沉淀的 pH2.73.77.07.89.6完全沉淀的 pH3.74.79.69.811.1步骤中调节溶液的 pH 等于 6,调节 pH 的试剂最好选用下列哪种试剂： _ (填选项字

13、母，下同)滤渣 B 除掉杂质后可进一步制取&FeQ，除掉滤渣 B 中杂质最好选用下列哪种试剂： _。a.稀盐酸b.KQH c.氨水d.M nCQ e.CaCQ3(4)滤渣 B 经反应生成高效水处理剂的离子方程式(5)电解装置如图所示，箭头表示溶液中阴离子移动的方向；则与 A 电极连接的是直流电源的 _。阳极电解液是稀硫酸，若阴极上只有锰单质析出，当生成 11g 锰时，另一个电极上产生的气体在标准状况下的体积为_。解析：本题考查化学工艺流程。 (1) 在稀硫酸浸取矿石的过程 中，MnO 将溶液中 Fe2+氧化为 Fe3+, MnG 被还原为M6+，反应的离子方 程式为：MnO2+2Fe2

14、+4H+=2Fe3+Mn2+2H2O；(2) 由题意可知，在稀硫 酸浸取矿石的过程中，过量的稀硫酸与FeO、AI2Q、MnCOMgO 反应生成 Fe2+、Fe3+、Al3+、Mrn+ Mg+,部分 F/被 MnO 氧化为 Fe+，即卩浸出液中的阳离子除 H+、Fe2+、Fe3+外还有 Al+、M、Mg+; (3)步骤 中先加双氧水将Fe2+M化为Fe3+， 再调节溶液的pH等于6,将溶 液中Fe3+ffiAl3+转化为 Fe(OHl 沉淀和 AI(OH)3沉淀，调节溶液的 pH 时，最好选用不引入杂质的 MnCO 除去 Fe(OH沉淀中的 AI(OH)3沉 淀，应选用强碱KOH 溶液与 AI(

15、OH)3反应生成可溶的KAIQ ；Fe(OH)3在碱性条件下被 KCIO 氧化为 K2FeQ，KCIO 被 Fe(OH)3还原为 KCI , 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ： 2Fe(OH)3+3CIO-+4OH-=2FeO24-+3CI-+5H2O； (5) 由电子的移动方向可知,与 A 电极连接的是直流电 源的负极，贝 S A 电极为电解池的阴极，B 电极为电解池的阳极，阴极 上 皿斤放电生成 Mr,阳极上 OH 放电生成 O, 11g 锰的物质的量为 0.2moI , 由得失电 子数目守恒可 知, 在 标准状 况下 阳 极生 成 0.1molO2，在标准状况下的体积为 2.24L。

16、答案：( 1)MnO2+2Fe2+4H+=2Fe3+Mn2+2H2O2+2+3+(2)Mn 、 Mg 、 AI(3)db(4)2Fe(OH)3+3CIO-+4OH-=2FeO24-+3CI-+5H2O(5)负2.24L5、资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康发展具有重要作用。某工厂以酸性工业废水（含 H、Al3+、Mg+、Cr2&、s6-）以及硫酸厂废气（SQ）为原料提取铬的工艺流程如下:（B有关数据如下表所示化合物Mg(OH)Al(OH)3Cr(OH)3完全沉淀的 pH10.54.35.3开始溶解的 pH7.89.2Ksp近似值-125.6X101.3X10-336.3X10-

17、31请回答下列问题:（1）步骤中发生主要反应的离子方程式为 _ 。（2）_ 步骤中加入适量 AbO 的目的是_。（3）为了达到实验目的，步骤中加入 NaOH 溶液，应调节溶液的 pH 范围为_。（4） 步骤向滤液 B 中通入过量 CO,反应的离子方程式为胡淋呛耐严 L（5）工业上也常采用下列装置，利用电解法处理含铬废水1稀用液一 1二 *B 4 * F 卡 1-H- - - - - (.八- 1!1-1在电解过程中阳极区 pH 增大的原因是_ 。2理论上每处理含 1mol K2Cr2O7的废水，阴极区得到的气体体积为_(标准状况)L。解析：步骤中，SO 有还原性，Cr?/在酸性条件下具有强氧化

18、 性，故发生主要反应的离子方程式为：CRCI+3SO+2H=2Cf*+3SO+H0,故答案为：Cr2&+3SO+2H=2C3+3SO+HO。(2)根据题中表 格数据，步骤中加入适量 AbO 的目的是：调节溶液的 pH,使 Cr3+、 Al3+形成沉淀而与 Mg+分离，故答案为：调节溶液的 pH,使 Cr3+、Al3+形成沉淀而与Mg+分离。(3)步骤中的滤渣 A 为：AI(OH)3和 Cr(OH)3, 加入 NaOH 溶液使氢氧化铝溶解，故调节溶液的 pH 范围为：7.8 pHV9.2，故答案为：7.8 pH 9.2。(4)步骤向滤液 B 中通入过量 CO,滤液 B 为偏铝酸钠溶液，偏铝酸钠溶液和过量CO 反应生成Al(OH)3和碳酸氢钠