Question

【題目】（1）某課外活動(dòng)小組同學(xué)用如圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問(wèn)題：

①若開(kāi)關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的______腐蝕，石墨電極上的電極反應(yīng)式為______．

②若開(kāi)關(guān)K與b連接，則電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為______．

（2）該小組同學(xué)設(shè)想，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，用如2圖所示裝置電解硫酸鈉溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無(wú)論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學(xué)理念．

①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為______．此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)______（選填“大于”、“小于”或“等于”）通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)．

②通電開(kāi)始后，陰極附近溶液pH______（選填“增大”、“不變”或“減小”）．

③若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為______；已知H2的燃燒熱為285.8KJ/mol，則該燃料電池工作產(chǎn)生36g液態(tài)H2O時(shí)，理論上有______kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能．

Answer 1

【答案】吸氧 O2+2H2O+4e-=4OH- 2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 小于 增大 H2+2OH--2e-=2H2O 571.6。

【解析】

（1）①由圖1可知，當(dāng)K與a相連接時(shí)形成了原電池，鐵為負(fù)極，石墨為正極，可確定發(fā)生的腐蝕的種類以及電極反應(yīng)；

②開(kāi)關(guān)K與b連接，形成的是電解池，裝置為電解飽和食鹽水的裝置，即可寫出反應(yīng)方程式；

（2）①由圖2可知電解槽陽(yáng)極失去電子生成O2，通過(guò)陰離子交換膜的離子是OH-，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的是Na+，可根據(jù)電荷守恒分析；

②通電后，陰極上水得電子生成H2和OH-，可判斷溶液的酸堿性；

③氫氧燃料電池負(fù)極上H2失電子，可據(jù)此寫出電極反應(yīng)式；可根據(jù)H2的燃燒熱計(jì)算反應(yīng)熱。

（1）①由圖1可知，當(dāng)K與a相連接時(shí)形成了原電池，鐵為負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+，石墨為正極，電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-，為鐵的吸氧腐蝕；

②開(kāi)關(guān)K與b連接，形成的是電解池，裝置為電解飽和食鹽水的裝置，反應(yīng)方程式為；2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；

（2）①由圖2可知電解槽陽(yáng)極失去電子生成O2，電極反應(yīng)為：4OH--4e-=2H2O+O2↑；陽(yáng)極OH-放電，SO42-通過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極移動(dòng)，陰極H+放電，Na+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向陰極移動(dòng)，通過(guò)相同電量時(shí)，通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)；

②通電后，陰極上水得電子生成H2和OH-，可判斷溶液堿性增強(qiáng)，則pH增大；

③氫氧燃料電池負(fù)極上H2失電子，可據(jù)此寫出電極反應(yīng)為H2+2OH--2e-=2H2O； H2的燃燒熱為285.8kJ/mol，即1molH2完全燃燒生成液態(tài)水放出的熱量為285.8kJ/mol，那么生成36g 液態(tài)H2O時(shí)放出的熱量為571.6 kJ/mol，故理論上有571.6kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能。