Question

【題目】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）。電解一段時(shí)間后，若在電解池中C極一側(cè)出來(lái)的氣體無(wú)色無(wú)味，D極一側(cè)出來(lái)的氣體呈黃綠色有刺激性氣味。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：

（1）已知鉛蓄電池在放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)：Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O，則A極為電源的_________極（填“正”或“負(fù)”），電極反應(yīng)為___________________________；

（2）電解飽和食鹽水的離子反應(yīng)方程式是__________________；

（3）電極C的電極反應(yīng)是_____________________________________________；

（4）電解時(shí)為防止兩種氣體產(chǎn)物混合，用陽(yáng)離子交換膜做隔膜。則電解時(shí)Na+從______極區(qū)移向_____極區(qū)（填“C”或“D”）；

（5）若電路上有0.2mol電子的電量通過(guò)，則鉛蓄電池中消耗硫酸_________mol。

Answer 1

【答案】負(fù)Pb+2e-+SO42-=PbSO42Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑2H2O+2e-=H2↑+2OH-或2H++2e-=H2↑DC0.2

【解析】

電解一段時(shí)間后，若在電解池中C極一側(cè)出來(lái)的氣體無(wú)色無(wú)味是氫氣，則C極是陰極，D極一側(cè)出來(lái)的氣體呈黃綠色有刺激性氣味是氯氣，D極是陽(yáng)極，所以原電池中A極是負(fù)極，B極是正極，據(jù)此解答。

根據(jù)以上分析可知A極是負(fù)極，B極是正極，C極是陰極，D極是陽(yáng)極，則

（1）A是負(fù)極，負(fù)極上鉛失電子和硫酸根離子結(jié)合生成硫酸鉛，則負(fù)極電極反應(yīng)為Pb+2e-+SO42-=PbSO4；

（2）電解氯化鈉溶液時(shí)，C是陰極，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-或2H++2e-=H2↑，D是陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，同時(shí)生成氫氧化鈉，所以其電池反應(yīng)式為2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；

（3）根據(jù)以上分析可知電極C的電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-或2H++2e-=H2↑；

（4）氯堿工業(yè)中所用的高分子隔膜叫做陽(yáng)離子膜，其作用是讓陽(yáng)離子鈉離子穿過(guò)，阻止氯離子和氫氧根離子穿過(guò)，防止氯氣和氫氣接觸而發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)防止氯氣和氫氧化鈉接觸發(fā)生反應(yīng)。電解池中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，因此電解時(shí)Na+從D極區(qū)移向C極區(qū)；

（5）根據(jù)方程式Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O可知當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，消耗硫酸的物質(zhì)的量是2mol，則轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)消耗硫酸的物質(zhì)的量是0.2mol。