Question

【题目】Ⅰ、目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。

(1)图中用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为___________________________________________。

(2)电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol。

Ⅱ、某研究性学习小组根据反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4 ＋ 8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为 1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。

回答下列问题：

(3)此原电池的正极是石墨________(填“a”或“b”)。

(4)电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。

(5)甲烧杯中的电极反应式为_______________________。

(6)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为____mol。

Answer 1

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

【解析】试题分析：Ⅰ、(1)阳极Cl－失去电子发生氧化反应生成ClO2。(2)水电离产生的H＋在阴极上放电产生氢气，转移电子的物质的量n＝2n(H2)＝2×(0.112 L÷22.4 L·mol－1)＝0.01 mol，根据电荷守恒分析转移阳离子的物质的量。Ⅱ、(3)原电池中发生氧化反应的一极是负极，发生还原反应的一极是正极；(4)原电池中阳离子移向正极、阴离子移向负极；(5)甲烧杯中MnO得电子被还原为Mn2＋； (6) MnSO4浓度由1 mol·L－1变为1.5 mol·L－1，则生成MnSO4的物质的量是0.2L×(1.5 mol·L－1-1 mol·L－1)=0.1mol，根据电极反应式计算转移电子的物质的量。

解析：Ⅰ、(1)阳极Cl－失去电子发生氧化反应生成ClO2，电极反应是Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋。(2)水电离产生的H＋在阴极上放电产生氢气，转移电子的物质的量n＝2n(H2)＝2×(0.112 L÷22.4 L·mol－1)＝0.01 mol，溶液中阳离子全是+1价离子，根据电荷守恒，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.01mol。Ⅱ、(3)原电池中发生氧化反应的一极是负极，发生还原反应的一极是正极；根据电池总反应方程式，KMnO4得电子发生还原反应，FeSO4失电子发生氧化反应；所以原电池的正极是石墨a； (4)原电池中阳离子移向正极、阴离子移向负极，所以盐桥中的SO移向乙烧杯；(5)甲烧杯中MnO得电子被还原为Mn2＋，电极反应是MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O； (6) MnSO4浓度由1 mol·L－1变为1.5 mol·L－1，则生成MnSO4的物质的量是0.2L×(1.5 mol·L－1-1 mol·L－1)=0.1mol，根据电极反应MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O，生成0.1mol MnSO4转移电子的物质的量是0.5mol。