通过化学的方法实现的资源化利用是一种理想的减排途径。
Ⅰ.利用酸性水溶液电解池在铂电极上捕集制储氢物质。
(1)被___________ (填“氧化”或“还原”)为,该铂电极为___________ 极。
(2)写出该铂电极的电极方程式___________ 。
(3)当电路中转移电子时,理论上可生成___________ g。
Ⅱ.利用制备CO
一定温度下,在恒容密闭容器中投入一定量和进行反应:
(4)在恒定温度与容积下,可以提高平衡转化率的措施有___________。
(5)其他条件相同,在甲、乙、丙三种不同催化剂作用下,相同时间内测得氢气转化率随温度变化如图所示。下列说法错误的是___________。
(6)恒容密闭容器中发生上述反应,在投料比不同、温度不同时,测得相应的平衡转化率如图所示。则B和D两点的温度T(B)___________ T(D)(填“<”、“>”或“=”),其原因是___________ 。
Ⅲ.利用制备甲醇
一定条件下,向恒容密闭容器中通入一定量和,实际可能发生以下两个反应:
主反应:
副反应:
(7)其他条件相同,不同压强下,平衡时转化率随温度的变化关系如图所示。
①压强___________ (填“<”或“>”)。
②如图中温度高于时,两条曲线重叠的原因是:___________ 。
Ⅰ.利用酸性水溶液电解池在铂电极上捕集制储氢物质。
(1)被
(2)写出该铂电极的电极方程式
(3)当电路中转移电子时,理论上可生成
Ⅱ.利用制备CO
一定温度下,在恒容密闭容器中投入一定量和进行反应:
(4)在恒定温度与容积下,可以提高平衡转化率的措施有___________。
A.向反应容器中充入 | B.向反应容器中充入 |
C.添加更有效的催化剂 | D.利用合适试剂干燥混合气体 |
(5)其他条件相同,在甲、乙、丙三种不同催化剂作用下,相同时间内测得氢气转化率随温度变化如图所示。下列说法错误的是___________。
A.850℃下,该时间段内甲、乙、丙可能均达到平衡 |
B.700℃下,甲对应的活化能最大 |
C.一般催化剂既能降低活化能,又能降低过渡态的能量 |
D.其它条件一定时,随着温度升高,单位体积内活化分子数占比增大 |
(6)恒容密闭容器中发生上述反应,在投料比不同、温度不同时,测得相应的平衡转化率如图所示。则B和D两点的温度T(B)
Ⅲ.利用制备甲醇
一定条件下,向恒容密闭容器中通入一定量和,实际可能发生以下两个反应:
主反应:
副反应:
(7)其他条件相同,不同压强下,平衡时转化率随温度的变化关系如图所示。
①压强
②如图中温度高于时,两条曲线重叠的原因是:
更新时间:2024-01-17 22:03:48
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐1】汽车尾气中含有 CO、NO 等有害气体。
(1)依据下图计算可知该反应生成 1 mol NO 的能量变化为________________ kJ,属于_________ 反应(填“吸热”、或“放热”)。
(2)通过 NO 传感器可监测汽车排放尾气中 NO 含量,其工作原理如图所示。据此回答:
①NiO电极为___________ (填“正极”或“负极”)。
②Pt电极上发生的电极反应式为_________________________ 。
③当电路中有 2 mol 电子发生转移时,NO 被消耗________________ g。
(3)一种新型催化剂能使 NO 和 CO 发生反应:2NO+2CO⇌2CO2+N2。已知 增大催化剂的比表面积可提高该反应速率,为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分条件已经填在下表中。
①请将表中数据补充完整:a________________ ;b________________ 。
②能验证温度对化学反应速率影响规律的实验是_________________ (填实验编号)。
③实验Ⅰ和实验Ⅱ中,NO 的物质的量浓度 c(NO)随时间 t 的变化曲线如图所示, 其中表示实验Ⅱ的是曲线_____________________ (填“甲”或“乙”)。
(1)依据下图计算可知该反应生成 1 mol NO 的能量变化为
(2)通过 NO 传感器可监测汽车排放尾气中 NO 含量,其工作原理如图所示。据此回答:
①NiO电极为
②Pt电极上发生的电极反应式为
③当电路中有 2 mol 电子发生转移时,NO 被消耗
(3)一种新型催化剂能使 NO 和 CO 发生反应:2NO+2CO⇌2CO2+N2。已知 增大催化剂的比表面积可提高该反应速率,为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分条件已经填在下表中。
实验编号 | T℃ | NO初始浓度(mol/L) | CO初始浓度(mol/L) | 催化剂的比表面积(m2/g) |
I | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
II | 280 | 1.20×10-3 | b | 124 |
III | 350 | a | 5.80×10-3 | 82 |
②能验证温度对化学反应速率影响规律的实验是
③实验Ⅰ和实验Ⅱ中,NO 的物质的量浓度 c(NO)随时间 t 的变化曲线如图所示, 其中表示实验Ⅱ的是曲线
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
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【推荐2】溴代烷的制备,分“氧化”和“溴化”两个过程,回答下列问题。
(1)氧化过程:HBr(g)与O2(g)在合适温度下制备Br2(g)。
已知:T℃时,相关物质的相对能量如表所示:
此温度下,在恒容密闭容器中充入4molHBr(g)和1molO2(g),测得反应物的平衡转化率为60%。若保持其他条件不变,改为绝热状态,平衡时,测得放出热量为QkJ,则下列关系正确的是_____ (填标号)。
(2)溴化过程:在T℃下,向10V0L容器中投入初始浓度均为0.1mol•L-1的Br2(g)和CH4(g),发生反应:Br2(g)+CH4(g)CH3Br(g)+HBr(g)。保持温度不变,压缩容器体积,分别测得不同容积下CH3Br(g)的平衡浓度如表:
当容器体积从10V0L缩小到3V0L时,测得此时容器内仍有四种气态组分,则m=_____ ;容器体积缩小到V0L时,平衡_____ 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。T℃时,此反应在容积为10V0L和V0L时化学平衡常数分别为K1、K2,则K1_____ K2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)新工艺可将甲烷、HBr和O2混合,直接催化“氧化溴化”:2CH4(g)+2HBr(g)+O2(g)2CH3Br(g)+2H2O(g) △H<0。反应起始物料n(CH4)、n(HBr)、n(O2)分别为2mol、2mol、1mol时,在不同条件下达到平衡,设体系中CH3Br的物质的量分数为x(CH3Br),在T为500℃下的x(CH3Br)~p、在p为3×105Pa下的x(CH3Br)~T如图所示。
①图中a点对应的反应条件为_____ ,此时用各物质平衡分压表示的平衡常数Kp=_____ Pa-1(列计算式,某气体分压=总压×该气体的物质的量百分数)
②b点对应的甲烷转化率α(CH4)=_____ (保留三位有效数字)。
(1)氧化过程:HBr(g)与O2(g)在合适温度下制备Br2(g)。
已知:T℃时,相关物质的相对能量如表所示:
物质 | HBr(g) | O2(g) | H2O(g) | Br2(g) |
相对能量/kJ•mol-1 | x | y | z | w |
A.Q=0.6(2z+2w-4x-y) | B.Q<0.6(2z+2w-4x-y) |
C.Q<0.6(4x+y-2z-2w) | D.0.6(4x+y-2z-2w)<Q<4x+y-2z-2w |
容器体积V/L | 10V0 | 3V0 | V0 |
c(CH3Br)/mol•L-1 | m | 0.09 | 0.25 |
(3)新工艺可将甲烷、HBr和O2混合,直接催化“氧化溴化”:2CH4(g)+2HBr(g)+O2(g)2CH3Br(g)+2H2O(g) △H<0。反应起始物料n(CH4)、n(HBr)、n(O2)分别为2mol、2mol、1mol时,在不同条件下达到平衡,设体系中CH3Br的物质的量分数为x(CH3Br),在T为500℃下的x(CH3Br)~p、在p为3×105Pa下的x(CH3Br)~T如图所示。
①图中a点对应的反应条件为
②b点对应的甲烷转化率α(CH4)=
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解题方法
【推荐3】工业上以煤和水为原料通过一系列转化可变为清洁能源氢气或工业原料甲醇。
I.探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
(1)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.5kJ·mol-1
(2)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H2=-90.4kJ·mol-1
(3)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3
△H3=____ kJ·mol-1。
II.工业上可以由水煤气合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)一定条件下,向密闭容器中通入2molCO和4molH2,发生上述反应。
图甲中,压强p2___ p1(填“>”“<”或“=”),原因是___ 。
②图乙中,能正确反映A状态随温度升高pK(pK=-lgK)数值变化的点是___ 。
③该反应的正逆反应速率表达式:v正=k正·c(CO)·c2H2),v逆=k逆·c(CH3OH),k正、k逆为反应速率常数。在一定条件下,加入催化剂,反应速率常数___ (填“增大”、“减小”或“不变”下同);降低温度,的值___ 。
III.由CO2制备甲醇的过程可能涉及如下两个反应。
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H2
将3molCO2和3molH2混合后通入某恒温恒容密闭容器中发生上述反应,一段时间后达到平衡,测得容器压强为60MPa,容器中CH3OCH3为0.2mol,H2O为1mol,此时CH3OH的物质的量为___ ,反应Ⅰ的Kp=___ MPa-2(列出计算式,无需化简)。
I.探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
(1)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.5kJ·mol-1
(2)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H2=-90.4kJ·mol-1
(3)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3
△H3=
II.工业上可以由水煤气合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)一定条件下,向密闭容器中通入2molCO和4molH2,发生上述反应。
图甲中,压强p2
②图乙中,能正确反映A状态随温度升高pK(pK=-lgK)数值变化的点是
③该反应的正逆反应速率表达式:v正=k正·c(CO)·c2H2),v逆=k逆·c(CH3OH),k正、k逆为反应速率常数。在一定条件下,加入催化剂,反应速率常数
III.由CO2制备甲醇的过程可能涉及如下两个反应。
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H2
将3molCO2和3molH2混合后通入某恒温恒容密闭容器中发生上述反应,一段时间后达到平衡,测得容器压强为60MPa,容器中CH3OCH3为0.2mol,H2O为1mol,此时CH3OH的物质的量为
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【推荐1】氨在化肥生产、贮氢及燃煤烟气脱硫脱硝等领域用途非常广泛。
(1)尿素[CO(NH2)2]与氰酸铵(NH4CNO)互为_____ ;(选填:“同一物质”或“同系物”或“同分异构体”),氰酸铵属于_____ 化合物(选填:“离子”或“共价”)。
(2)液氨是一种贮氢材料,已知:断开1 mol共价键吸收的能量数据如表:
则合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),生成2 mol氨气放出___ kJ热量,若1 mol N2与3 mol H2在一定条件下反应,达到平衡时放出36.32 kJ热量,则此时NH3所占的体积分数为__ 。如图装置通直流电,液氨可电解释放氢气,该过程中能量转化方式为由电能转化为___ 能。
(3)氨气可作为脱硝剂,在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和NH3,在一定条件下发生反应:6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)。
能说明该反应已达到平衡状态的标志是__ (不定项选择)。
a.反应速率4v(NH3)=5v(N2)
b.容器内压强不再随时间而发生变化
c.容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化
d.容器内n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O)=6∶4∶5∶6
(1)尿素[CO(NH2)2]与氰酸铵(NH4CNO)互为
(2)液氨是一种贮氢材料,已知:断开1 mol共价键吸收的能量数据如表:
共价键 | H—H | N—H | N≡N |
kJ·mol-1 | 436 | 390.8 | 946 |
(3)氨气可作为脱硝剂,在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和NH3,在一定条件下发生反应:6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)。
能说明该反应已达到平衡状态的标志是
a.反应速率4v(NH3)=5v(N2)
b.容器内压强不再随时间而发生变化
c.容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化
d.容器内n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O)=6∶4∶5∶6
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐2】三氧化二铬常用作搪瓷、陶瓷、人造革、建筑材料的着色剂,有机化学合成的催化剂等。某化工厂用含有铬、锌、铜、铁、钴(Co)等单质的工业废料制备三氧化二铬的流程如下:
已知几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表所示:
(1)滤渣I中只含一种金属单质,该单质是____________ ,欲获得该单质,酸浸时____________ (填“能”或“不能”)用稀硝酸代替稀硫酸。酸浸时形成的金属离子的价态均相同,滤渣II中含有大量的CoAs,请写出形成CoAs时发生反应的化学方程式__________ 。
(2)物质X可以是氧气,过氧化氢等,为达到相同目的,分别使用氧气、过氧化氢时消耗二者的物质的量之比为___________ ;氧化过程中,由铁、铬形成的离子均被氧化,则调节的范围是________ ,写出H2O2氧化铬形成的离子时反应的离子方程式______________ 。
(3)操作X为_________________ ;若电解溶液I可得到单质铬,则铬在____ 极上生成,另一电极的电极反应式为__________ 。
已知几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表所示:
金属离子 | Fe3+ | Zn2+ | Cr3+ |
开始沉淀的pH | 2.7 | 6.0 | 4.6 |
沉淀完全的pH | 3.7 | 8.0 | 5.6 |
(1)滤渣I中只含一种金属单质,该单质是
(2)物质X可以是氧气,过氧化氢等,为达到相同目的,分别使用氧气、过氧化氢时消耗二者的物质的量之比为
(3)操作X为
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解答题-原理综合题
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【推荐3】(1)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料.已知在101kPa时,32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出热量624kJ(25℃时),N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是:_________________ 。
(2)Li﹣SOCl2电池可用于心脏起搏器.该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4﹣SOCl2.电池的总反应可表示为:4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2↑.请回答下列问题:
①SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成.如果把少量水滴到SOCl2中,反应的化学方程式为______ 。
②组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是______ 。
(3)如下图是一个电化学过程示意图
①锌片上发生的电极反应是______ 。
②假设使用Li﹣SOCl2电池作为本过程中的电源,铜片的质量变化为128g,则Li﹣SOCl2电池理论上消耗Li的质量______ g。
(2)Li﹣SOCl2电池可用于心脏起搏器.该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4﹣SOCl2.电池的总反应可表示为:4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2↑.请回答下列问题:
①SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成.如果把少量水滴到SOCl2中,反应的化学方程式为
②组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是
(3)如下图是一个电化学过程示意图
①锌片上发生的电极反应是
②假设使用Li﹣SOCl2电池作为本过程中的电源,铜片的质量变化为128g,则Li﹣SOCl2电池理论上消耗Li的质量
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐1】(二硫化硒)难溶于水和有机物,广泛应用于各类洗护产品中。以精炼铜的阳极泥(主要含、及少量)制备二硫化硒并回收副产物碲和蓝矾的工艺流程如图所示(部分产物和条件省略)。回答下列问题:
已知:可溶于水和都是酸性氧化物。
(1)“焙烧”时,与反应生成、、和,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______ 。
(2)硒与硝酸反应产生的尾气可以用_______ (填化学式)溶液吸收。
(3)是弱酸,,和溶液反应的离子方程式为_______ 。
(4)分离的“一系列操作”包括抽滤、洗涤、干燥。用如图所示装置抽滤,准备就绪后,抽滤前的操作是_______ ,洗涤产品的操作是_______ 。
已知:布氏漏斗是漏斗上面板上有很多小孔,上面板上放滤纸。抽滤的原理是水龙头冲水排气,使瓶内压强小于外界大气压,从而在漏斗上方形成压力加快抽滤速率。
(5)以石墨为阳极,“电解”时阴极的电极反应式为_______ ,阳极产生的气体是_______ (填化学式)。
(6)已知阳极泥中Se的质量分数为2%,100t该阳极泥在上述转化中硒的总提取率为80%,得到的的质量为_______ kg(结果保留1位小数)。
已知:可溶于水和都是酸性氧化物。
(1)“焙烧”时,与反应生成、、和,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为
(2)硒与硝酸反应产生的尾气可以用
(3)是弱酸,,和溶液反应的离子方程式为
(4)分离的“一系列操作”包括抽滤、洗涤、干燥。用如图所示装置抽滤,准备就绪后,抽滤前的操作是
已知:布氏漏斗是漏斗上面板上有很多小孔,上面板上放滤纸。抽滤的原理是水龙头冲水排气,使瓶内压强小于外界大气压,从而在漏斗上方形成压力加快抽滤速率。
(5)以石墨为阳极,“电解”时阴极的电极反应式为
(6)已知阳极泥中Se的质量分数为2%,100t该阳极泥在上述转化中硒的总提取率为80%,得到的的质量为
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适中
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解题方法
【推荐2】如图所示的氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分,人类活动加剧了氮循环中的物质转化。
(1)结合图象判断下列说法正确的是________ (填字母序号)。
A.固氮过程中,N2只做氧化剂
B.在硝化细菌作用下发生的硝化过程需要有氧化剂参与
C.反硝化过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响
D.同化、氨化过程中,氮元素均从无机物转移至有机物
(2)硝化过程中,NH3转化成HNO2的反应的化学方程式为_______ 。
(3)反硝化过程中,CH3OH可作为反应的还原剂,请将该反应的离子方程式补充完整:
5CH3OH + 6NO3-N2↑ + 4HCO3-+______ +______
(4)利用下表数据进行估算,写出工业合成氨反应的热化学方程式:_______ 。
(5)电解法合成氨因其原料转化率大幅度提高,有望代替传统的工业合成氨工艺。电解法合成氨的两种原理及装置如图所示:
①图中,a电极上通入的X为_______ 。
②图中,d电极上的电极反应式为_______ 。
(1)结合图象判断下列说法正确的是
A.固氮过程中,N2只做氧化剂
B.在硝化细菌作用下发生的硝化过程需要有氧化剂参与
C.反硝化过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响
D.同化、氨化过程中,氮元素均从无机物转移至有机物
(2)硝化过程中,NH3转化成HNO2的反应的化学方程式为
(3)反硝化过程中,CH3OH可作为反应的还原剂,请将该反应的离子方程式补充完整:
5CH3OH + 6NO3-N2↑ + 4HCO3-+
(4)利用下表数据进行估算,写出工业合成氨反应的热化学方程式:
共价键 | N≡N | H-H | N-H |
断开1mol共价键所需能量(kJ) | 946 | 436 | 391 |
(5)电解法合成氨因其原料转化率大幅度提高,有望代替传统的工业合成氨工艺。电解法合成氨的两种原理及装置如图所示:
①图中,a电极上通入的X为
②图中,d电极上的电极反应式为
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适中
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【推荐3】电化学知识在物质制备领域的应用前景看好。
(1)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
①电解饱和食盐水的化学方程式为_____ ;
②氢氧化钠溶液从图中_______ (填“a”“b”“c”或“d”,下同)处收集;
③当有1 mol Na+通过离子交换模时,产生氯气的体积(标准状况下)是_______ 。
(2)按如图1所示装置进行电解,A、B、C均为铂电极,回答下列问题。
已知一:甲槽电解的是200 mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液,理论上两极所得气体体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积,电解前后溶液的体积变化忽略不计)。
①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为_____ mol·L-1,CuSO4的物质的量浓度为_____ mol·L-1。
已知二:乙槽为200 mL CuSO4溶液。
②当C极析出0.64 g物质时,乙槽溶液中生成的H2SO4为_____ mol。电解后,若使乙槽内的溶液完全复原,可向乙槽中加入_____ (填序号)。
A.Cu(OH)2 B.CuO C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3
③若通电一段时间后,向所得的乙槽溶液中加入0.2 mol的Cu(OH)2才能恰好恢复到电解前的浓度,则电解过程中转移的电子数为_____ (用NA表示阿伏加德罗常数)。
(1)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
①电解饱和食盐水的化学方程式为
②氢氧化钠溶液从图中
③当有1 mol Na+通过离子交换模时,产生氯气的体积(标准状况下)是
(2)按如图1所示装置进行电解,A、B、C均为铂电极,回答下列问题。
已知一:甲槽电解的是200 mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液,理论上两极所得气体体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积,电解前后溶液的体积变化忽略不计)。
①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为
已知二:乙槽为200 mL CuSO4溶液。
②当C极析出0.64 g物质时,乙槽溶液中生成的H2SO4为
A.Cu(OH)2 B.CuO C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3
③若通电一段时间后,向所得的乙槽溶液中加入0.2 mol的Cu(OH)2才能恰好恢复到电解前的浓度,则电解过程中转移的电子数为
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