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)。已知：鉛蓄電池在放電時(shí)發(fā)生下列電極反應(yīng)：負(fù)極Pb＋SO42-－2e－===PbSO4正極PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e－===PbSO4＋2H2O

(1)請(qǐng)寫出電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式____________。

(2)若在電解池D極滴酚酞試液，電解一段時(shí)間后呈紅色，說明鉛蓄電池的B極為___極。

(3)用鉛蓄電池電解2 L飽和食鹽水(電解過程假設(shè)體積不變)

①若收集到11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氯氣，則至少轉(zhuǎn)移電子________mol。

②若鉛蓄電池消耗H2SO4 2 mol，則可收集到H2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為________L。

③若消耗硫酸a mol，電解后除去隔膜，所得溶液中NaOH的物質(zhì)的量濃度為(假設(shè)氯氣全部排出)______________(用含a的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 負(fù) 1 22.4 a /2mol·L1

【解析】

本題考查的是電解原理知識(shí)。

（1）惰性電極電極飽和食鹽水生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，原子守恒配平寫出；

（2）若在電解池D極滴酚酞試液，電解一段時(shí)間后呈紅色，說明氫離子在D極放電，產(chǎn)生了大量的氫氧根離子，使D極溶液顯堿性，則D極為電解池的陰極，陰極與電源負(fù)極相連，則B極為電源的負(fù)極。

（3）①依據(jù)電解氯化鈉生成氯氣的電極反應(yīng)計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量；

②依據(jù)鉛蓄電池和電解池中電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算；

③依據(jù)鉛蓄電池電極反應(yīng)計(jì)算消耗硫酸轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，電解過程中電子守恒，根據(jù)電解氯化鈉溶液的化學(xué)方程式計(jì)算電解后溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度。

（1）惰性電極電極飽和食鹽水生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。本小題答案為：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。

（2）若在電解池D極滴酚酞試液，電解一段時(shí)間后呈紅色，說明氫離子在D極放電，產(chǎn)生了大量的氫氧根離子，使D極溶液顯堿性，則D極為電解池的陰極，陰極與電源負(fù)極相連，則B極為電源的負(fù)極。本小題答案為：負(fù)。

（3）①電解氯化鈉生成氯氣的電極反應(yīng)為2Cl--2e-=Cl2↑，收集到11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氯氣物質(zhì)的量為0.5mol，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為1mol。本小題答案為；1。

②蓄電池消耗H2SO42mol，依據(jù)電極反應(yīng)PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，消耗2mol硫酸轉(zhuǎn)移電子2mol，根據(jù)電子守恒，電解食鹽水陰極電極反應(yīng)2H++2e-=H2↑，轉(zhuǎn)移電子也為2mol，則生成氫氣1mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況體積為22.4L。本小題答案為：22.4L。

③依據(jù)電極反應(yīng)PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，消耗amol硫酸轉(zhuǎn)移電子amol，根據(jù)電子守恒，則2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子也為amol，則生成氫氧化鈉物質(zhì)的量為amol，氫氧化鈉的濃度為amol/2L= mol/L。本小題答案為：mol/L。