Question

9．如圖是以鉛蓄電池為電源，模擬氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置圖（C、D均為石墨電極）．
已知：鉛蓄電池在放電時(shí)發(fā)生下列電極反應(yīng)：
負(fù)極Pb+SO₄^2--2e^-═PbSO₄
正極PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O
（1）請(qǐng)寫(xiě)出電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑．
（2）若在電解池中C極一側(cè)滴酚酞試液，電解一段時(shí)間后未呈紅色，說(shuō)明鉛蓄電池的A極為正極．
（3）用鉛蓄電池電解1L飽和食鹽水（食鹽水足量、密度為1.15g/cm³）時(shí)，
①若收集到11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氯氣，則至少轉(zhuǎn)移電子1mol．
②若鉛蓄電池消耗H₂SO₄2mol，則可收集到H₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為22.4L．
③若消耗硫酸a mol，電解后除去隔膜，所得溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為（假設(shè)氯氣全部排出）$\frac{80a}{2300-73a}$×100%（用含a的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）電解食鹽水生成NaOH、氫氣、氯氣；
（2）在電解池中C極一側(cè)滴酚酞試液，電解一段時(shí)間后未呈紅色，可知C為陽(yáng)極；
（3）①標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L Cl₂的物質(zhì)的量是$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5 mol，結(jié)合化合價(jià)計(jì)算轉(zhuǎn)移電子；
②結(jié)合Pb+PbO₂+2H₂SO₄═2PbSO₄+2H₂O～2 e^-～2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑計(jì)算；
③消耗a mol H₂SO₄，轉(zhuǎn)移a mol電子，生成H₂、Cl₂、NaOH的物質(zhì)的量分別為$\frac{a}{2}$mol、$\frac{a}{2}$mol、a mol，以此計(jì)算．

解答 解：（1）電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，
故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
（2）C極一側(cè)滴酚酞試液不變紅色，說(shuō)明該極無(wú)OH^-生成，C極是陽(yáng)極，故A是正極，故答案為：正；
（3）①標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L Cl₂的物質(zhì)的量是0.5 mol，每生成1 mol Cl₂轉(zhuǎn)移2 mol e^-，故收集到11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氯氣，則至少轉(zhuǎn)移電子為1 mol e^-，
故答案為：1；
②鉛蓄電池放電的總反應(yīng)為Pb+PbO₂+2H₂SO₄═2PbSO₄+2H₂O，每消耗2 mol H₂SO₄，轉(zhuǎn)移2 mol e^-，可生成1 mol H₂，標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)，H₂的體積為1mol×22.4L/mol=22.4 L，
故答案為：22.4；
③Pb+PbO₂+2H₂SO₄═2PbSO₄+2H₂O～2 e^-～2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，消耗a mol H₂SO₄，轉(zhuǎn)移a mol電子，生成H₂、Cl₂、NaOH的物質(zhì)的量分別為$\frac{a}{2}$mol，$\frac{a}{2}$mol，a mol，故ω（NaOH）=$\frac{40a}{1000×1.15-\frac{a}{2}（71+2）}$×100%=$\frac{80a}{2300-73a}$×100%，故答案為：$\frac{80a}{2300-73a}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池及電解池的應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握發(fā)生的電解反應(yīng)、物質(zhì)的量關(guān)系為解答的關(guān)鍵，注意電解中電子守恒的應(yīng)用，題目難度不大．