Question

【題目】（1）某課外活動小組同學(xué)用如圖裝置進(jìn)行實驗，試回答下列問題：

①若開始時開關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的________腐蝕。

②若開始時開關(guān)K與b連接，則總反應(yīng)的離子方程式為____________________________。

（2）芒硝化學(xué)式為Na2SO4·10H2O，無色晶體，易溶于水，是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。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，用如圖所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無論從節(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該電解槽的陽極反應(yīng)式為______________________________________。

此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)________(填“大于”、“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)

②制得的氫氧化鈉溶液從出口(填寫“A”、“B”、“C”或“D”)________導(dǎo)出。

③通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因：____________________________。

④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______________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】吸氧 2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑4OH－－4e－===2H2O＋O2↑小于DH＋放電促進(jìn)水的電離，使OH－濃度增大H2－2e－＋2OH－===2H2O

【解析】

（1）①若開始時開關(guān)K與a連接，形成原電池反應(yīng)，為鐵的吸氧腐蝕；

②若開始時開關(guān)K與b連接，形成電解池裝置，石墨為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，能使?jié)駶櫟?/span>KI淀粉試紙變藍(lán)，鐵為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鈉；

（2）①該電解槽的陽極上水失電子生成氧氣和氫離子；陰離子交換膜的離子是氫氧根離子、通過陽離子交換膜的離子是鈉離子，根據(jù)電荷守恒判斷；

②制得的氫氧化鈉溶液從出口D處導(dǎo)出。

③通電開始后，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，導(dǎo)致溶液堿性增強；

④氫氧燃料堿性電池中，電池負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水；

（1）①開始時開關(guān)K與a連接，是原電池，鐵為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子生成亞鐵離子，電極方程式為Fe-2e－=Fe2＋，石墨電極A極上氧氣得電子被還原，電極方程式為O2+2H2O+4e－=4OH－，為鐵的吸氧腐蝕；

②開關(guān)K與b連接，裝置為電解池，鐵為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子得到電子生成氫氣，電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，總反應(yīng)式為2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑ ；

（2）①電解時，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣4OH－-4e－=2H2O+O2↑；陽極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽極移動，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動，所以通過相同電量時，通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)；

②通電開始后，陰極上氫離子放電生成氫氣，生成OH-，制得的氫氧化鈉溶液從出口D處導(dǎo)出。

③通電開始后，陰極上氫離子放電生成氫氣，氫離子來自于水，所以促進(jìn)水的電離，導(dǎo)致溶液中氫氧根離子的濃度大于氫離子的濃度，所以溶液的pH值增大．即： H＋放電促進(jìn)水的電離，使OH－濃度增大。

④氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，負(fù)極上氫氣失去電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為H2+2OH－-2e－=2H2O。