Question

7．如圖所示是用鉛蓄電池為電源，模擬氯堿工業(yè)中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+SO₄^2--2e^-═PbSO₄
正極：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O
（1）若在電解池中C極一側(cè)滴2滴酚酞試液、電解一段時(shí)間后，未呈紅色，說(shuō)明該鉛蓄電池的A極為正極
（2）用鉛蓄電池電解2L飽和食鹽水（食鹽水足量，密度為1.15g/cm³）時(shí)：
①若收集到11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氯氣，則至少轉(zhuǎn)移電子1mol．
②若該電池消耗0.02molH₂SO₄，則可收集到H2的體積為0.224（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）L．電解后除去隔膜，所得溶液在常溫下的pH為12（假定氯氣全部排出，電解過(guò)程中溶液體積的變化忽略不計(jì)）．

Answer 1

分析 （1）電解池中C極一側(cè)滴2滴酚酞試液、電解一段時(shí)間后，未呈紅色說(shuō)明C電極為陽(yáng)極，電源A為正極；
（2）①依據(jù)電解氯化鈉生成氯氣電極反應(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)算生成氫氣的物質(zhì)的量及體積；根據(jù)反應(yīng)2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑計(jì)算出反應(yīng)后氫氧化鈉溶液的濃度及溶液的pH．

解答 解：（1）電解池中C極一側(cè)滴2滴酚酞試液、電解一段時(shí)間后，未呈紅色說(shuō)明C電極為陽(yáng)極，D為陰極，電源A為正極，
故答案為：正極；
（2）①電解飽和食鹽水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：$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為：0.5mol×2=1mol，
故答案為：1；
②蓄電池消耗H₂SO₄ 0.02mol，依據(jù)電極反應(yīng)PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，消耗0.02mol硫酸電子轉(zhuǎn)移0.02mol，電解食鹽水陰極電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑，則轉(zhuǎn)移0.02mol電子生成氫氣的物質(zhì)的量為0.01mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況體積為：22.4L/mol×0.01mol=0.224；
根據(jù)反應(yīng)2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑可知生成0.01mol氫氣時(shí)會(huì)同時(shí)生成0.02molNaOH，氫氧根離子的濃度為：$\frac{0.02mol}{2L}$=0.01mol/L，則所得溶液的pH=12，
故答案為：0.224L；12．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池、電解池工作原理，題目難度中等，注意掌握電解池和原電池工作原理，明確電極反應(yīng)的書寫方法及電子守恒在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．