Question

電化學(xué)原理在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的作用，請利用所學(xué)知識回答有關(guān)問題。

（1）用電解的方法將硫化鈉溶液氧化為多硫化物的研究具有重要的實(shí)際意義，將硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗔蚧�物是電解法處理硫化氫廢氣的一個(gè)重要內(nèi)容。如圖，是電解產(chǎn)生多硫化物的實(shí)驗(yàn)裝置：

①已知陽極的反應(yīng)為（x＋1）S2－=Sx＋S2－＋2xe－，則陰極的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________________。

當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移x mol電子時(shí)，產(chǎn)生的氣體體積為____________（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。

②將Na2S·9H2O溶于水中配制硫化物溶液時(shí)，通常是在氮?dú)鈿夥障氯芙�。其原因是（用離子反應(yīng)方程式表示）：___________________________________________________。

（2）MnO2是一種重要的無機(jī)功能材料，制備MnO2的方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液，陽極的電極反應(yīng)式為______________________�，F(xiàn)以鉛蓄電池為電源電解酸化的MnSO4溶液，如圖所示，鉛蓄電池的總反應(yīng)方程式為_______________________________________________，當(dāng)蓄電池中有4 mol H＋被消耗時(shí)，則電路中通過的電子的物質(zhì)的量為________，MnO2的理論產(chǎn)量為________g。

（3）用圖電解裝置可制得具有凈水作用的FeO42-。實(shí)驗(yàn)過程中，兩極均有氣體產(chǎn)生，Y極區(qū)溶液逐漸生成FeO42-。

①電解過程中，X極區(qū)溶液的pH________（填“增大”“減小”或“不變”）。

②電解過程中，Y極發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe－6e－＋8OH－=FeO42-＋4H2O和________________________________________________________________________，

若在X極收集到672 mL氣體，在Y極收集到168 mL氣體（均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)氣體體積），則Y電極（鐵電極）質(zhì)量減少________g。

 

Answer 1

（1）①2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑（或2H＋＋2e－=H2↑）　11.2x L

②2S2－＋O2＋2H2O=2S↓＋4OH－

（2）Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋

Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O

2 mol　87

（3）增大　4OH－－4e－=2H2O＋O2↑　0.28

【解析】（1）電解時(shí)，水電離的H＋在陰極發(fā)生得電子還原反應(yīng)，生成H2。根據(jù)電子守恒可知有x mol電子轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生H2 0.5x mol。S2－具有較強(qiáng)還原性，易被空氣中的氧氣氧化，故配制溶液時(shí)需要氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣。

（2）根據(jù)題意Mn2＋失電子生成MnO2，產(chǎn)物中的氧元素來源于水，生成H＋，再將電極方程式配平即可。

（3）圖中X極的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑（或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－），所以X極區(qū)的pH增大，由生成氫氣672 mL，可知得電子數(shù)為0.06 mol，Y極生成氧氣為168 mL，失電子數(shù)0.03 mol，由得失電子守恒可知鐵失電子數(shù)為0.03 mol，由電極反應(yīng)可知鐵溶解為0.005 mol，即0.28 g。