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石墨电极常用作惰性电极,但在电解过程中常伴有损耗(石墨的氧化和脱落)。
用如图所示装置分别电解下列溶液10min(通过相同电量),记录阳极区的现象如下。
编号 电解液 阳极区的现象
1mol⋅L-1Na2SO4 有气体逸出,液体颜色不变,池底逐渐沉积黑色粉末
2mol⋅L-1NaOH 有气体逸出,液体逐渐变为棕褐色
2mol⋅L-1NaCl 有气体逸出,液体逐渐变为黄绿色,无黑色粉末
(1)甲中阳极产生气体的电极反应式是
2H2O-4e-=O2↑+4H+
2H2O-4e-=O2↑+4H+

(2)甲所得阳极液中有H2O2。某同学设计实验:向硫酸酸化的FeSO4溶液中滴加几滴KSCN溶液,再滴入少量电解后的阳极液,溶液立即变红。该实验不能证明阳极液中含有H2O2,因为阳极液中还含有
O2
O2
(填物质)。
(3)探究乙所得阳极液的成分。
①证实该分散系是胶体:用激光笔照射阳极液,在与光束垂直的方向观察到
光亮的通路
光亮的通路
(填实验现象)。
②证实阳极液中含有
C
O
2
-
3


ⅰ和ⅱ的目的是排除OH-的干扰。ⅱ中反应的离子方程式是
HCO
-
3
+OH-=
CO
2
-
3
+H2O
HCO
-
3
+OH-=
CO
2
-
3
+H2O

(4)设计实验用化学方法证明,电解时甲和丙中阳极产生的气体不同:
将湿润的淀粉KI试纸分别靠近甲和丙的阳极管口,只有丙的试纸变蓝(或将带火星的木条分别靠近甲和丙的阳极管口,只有甲的火星变亮)
将湿润的淀粉KI试纸分别靠近甲和丙的阳极管口,只有丙的试纸变蓝(或将带火星的木条分别靠近甲和丙的阳极管口,只有甲的火星变亮)

(5)仪器分析表明,析氧后的石墨电极表面与新打磨的石墨电极表面相比,-OH、-COOH等含氧官能团的含量明显增加。
①结合石墨晶体结构分析,电解过程中石墨粉末脱落时破坏的作用力有
碳碳键和石墨层间的分子间作用力
碳碳键和石墨层间的分子间作用力

②与甲对比,乙中脱落的石墨更易分散成胶体的原因是
碱性条件下,-COOH中和生成-COO-,增大了层间的斥力,石墨粒子颗粒更小,使石墨粒子亲水性增强,更易分散
碱性条件下,-COOH中和生成-COO-,增大了层间的斥力,石墨粒子颗粒更小,使石墨粒子亲水性增强,更易分散

【考点】电解原理
【答案】2H2O-4e-=O2↑+4H+;O2;光亮的通路;
HCO
-
3
+OH-=
CO
2
-
3
+H2O;将湿润的淀粉KI试纸分别靠近甲和丙的阳极管口,只有丙的试纸变蓝(或将带火星的木条分别靠近甲和丙的阳极管口,只有甲的火星变亮);碳碳键和石墨层间的分子间作用力;碱性条件下,-COOH中和生成-COO-,增大了层间的斥力,石墨粒子颗粒更小,使石墨粒子亲水性增强,更易分散
【解答】
【点评】
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发布:2024/5/2 8:0:9组卷:93引用:2难度:0.5
相似题
  • 1.铈(Ce)是镧系金属元素。空气污染物NO通常用含Ce4+的溶液吸收,生成HNO2
    NO
    -
    3
    ,再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质,同时生成Ce4+,其原理如图所示。下列说法正确的是(  )

    发布:2025/1/6 7:30:5组卷:129引用:7难度:0.7
  • 2.(NH42S2O8电化学循环氧化法可用于废水中苯酚的降解,示意图如图。

    (1)(NH42S2O8的电解法制备。
    已知:电解效率η的定义为η(B)=
    n
    生成
    B
    所用的电子
    n
    通过电极的电子
    ×100%。
    ①电极b是
     
    极。
    ②生成S2
    O
    2
    -
    8
     的电极反应式是
     

    ③向阳极室和阴极室各加入100mL溶液。制备S2
    O
    2
    -
    8
    的同时,还在电极b表面收集到2.5×10-4mol气体,气体是
     
    。经测定η(S2
    O
    2
    -
    8
    )为80%,不考虑其他副反应,则制备的(NH42S2O8的物质的量浓度为
     
    mol/L。
    (2)苯酚的降解
    已知:
    SO
    -
    4
    •具有强氧化性,Fe2+性度较高时会导致
    SO
    -
    4
    •猝灭。S2
    O
    2
    -
    8
    可将苯酚氧化为CO2,但反应速率较慢。加入Fe2+可加快反应,过程为:
    i.S2
    O
    2
    -
    8
    +Fe2+
    SO
    2
    -
    4
    +
    SO
    -
    4
    •+Fe3+
    ii.
    SO
    -
    4
    •将苯酚氧化
    SO
    -
    4
    •氧化苯酚的离子方程式是
     

    ②将电解得到的含S2
    O
    2
    -
    8
    溶液稀释后加入苯酚处理器,调节溶液总体积为1L,pH=1,测得在相同时间内,不同条件下苯酚的降解率如图。

    用等物质的量的铁粉代替FeSO4,可明显提高苯酚的降解率,主要原因是
     

    (3)苯酚残留量的测定
    已知:电解中转移1mol电子所消耗的电量为F库仑。
    取处理后的水样100mL,酸化后加入KBr溶液,通电。电解产生的Br2全部与苯酚反应,当苯酚完全反应时,消耗的电量为a库仑,则样品中苯酚的含量为
     
    g/L。(苯酚的摩尔质量:94g/mol)

    发布:2024/12/30 11:30:1组卷:167引用:3难度:0.4
  • 3.如图所示,某同学设计一个甲醚(CH3OCH3)燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。

    (1)通入氧气的电极为
     
    极,写出负极电极反应式
     

    (2)铁电极为
     
    极,石墨电极(C)的电极反应式为
     

    (3)反应一段时间后,乙装置中生成NaOH主要在
     
    (填“铁极”或“石墨极”)区。
    (4)如果粗铜中含有锌、银等杂质,丙装置中阳极上电极反应式为
     
    ,反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将
     
    (填“增大”、“减小”或“不变”)

    发布:2025/1/3 8:0:1组卷:6引用:1难度:0.6
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