Question

6．電解法制取有廣泛用途的Na₂FeO₄，同時(shí)獲得氫氣．工作原理如圖1所示，c（ Na₂FeO₄）隨初始c（NaOH）的變化如圖2．

已知：FeO₄^2-為紫紅色；Na₂FeO₄只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H₂還原；溶液中OH^-濃度過(guò)高，鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　　）

• A． 制備N(xiāo)a₂FeO₄的電極反應(yīng)為Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O
• B． 電解過(guò)程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出
• C． MN兩點(diǎn)中c（Na₂FeO₄）低于最高值的原因不同，在M點(diǎn)會(huì)有Fe（OH）₃生成
• D． 圖1中的離子交換膜為陰離子交換膜，電解過(guò)程中，陰極區(qū)附近pH會(huì)增大

Answer 1

分析 A．電解氫氧化鈉溶液時(shí)，鐵作陽(yáng)極，陽(yáng)極上鐵失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成高鐵酸根離子；
B．Ni電極上氫離子放電，氫氣具有還原性，根據(jù)題意Na₂FeO₄只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H₂還原；
C．Na₂FeO₄只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，在M點(diǎn)，c（OH^-）低，在N點(diǎn)：c（OH^-）過(guò)高；
D．圖1中的離子交換膜為陰離子交換膜，電解時(shí)陽(yáng)極區(qū)pH降低、陰極區(qū)pH升高．

解答 解：A．陽(yáng)極上鐵失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成高鐵酸根離子和水，離子方程式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，故A正確；
B．鎳電極上氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，氫氣具有還原性，根據(jù)題意Na₂FeO₄只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H₂還原．電解過(guò)程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，防止Na₂FeO₄與H₂反應(yīng)使產(chǎn)率降低，故B正確；
C．Na₂FeO₄只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，在M點(diǎn)，c（OH^-）低，Na₂FeO₄穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢，在N點(diǎn)：c（OH^-）過(guò)高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na₂FeO₄產(chǎn)率降低，故C錯(cuò)誤；
D．鐵是陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O，Ni電極上氫離子放電，電極反應(yīng)式為2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，圖1中的離子交換膜為陰離子交換膜，OH^-自左向右移動(dòng)，電解時(shí)陽(yáng)極區(qū)pH降低、陰極區(qū)pH升高，故D正確；
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解池原理，明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，注意陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)，易錯(cuò)選項(xiàng)是D，為易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．