Question

（1）某課外活動小組同學用圖1裝置進行實驗，試回答下列問題：

①若開始時開關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生電化學腐蝕中的

 

腐蝕．請寫出正極反應式：

 

．
②若開始時開關(guān)K與b連接時，兩極均有氣體產(chǎn)生，則N端是電源的

 

極（填正或負），則總反應的離子方程式為

 

．
（2）該小組同學設(shè)想，用如圖2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． 
①制得的氫氧化鈉溶液從出口（填“A”、“B”、“C”或“D”）

 

導出．通過陰離子交換膜的離子數(shù)

 

（填“＞”、“＜”或“=”）通過陽離子交換膜的離子數(shù)．
②通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因：

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）①若開始時開關(guān)K與a連接，該裝置構(gòu)成原電池，發(fā)生電化學腐蝕中的吸氧腐蝕，正極上氧氣發(fā)生還原反應；
②若開始時開關(guān)K與b連接時，兩極均有氣體產(chǎn)生，則Fe作陰極，石墨作陽極，陽極上氯離子放電、陰極上氫離子放電；
（2）①陰極上氫離子放電，則NaOH在陰極生成；根據(jù)陰陽離子的移動方向，通過相同電量時，陰陽離子交換的個數(shù)判斷；
②水電離生成的氫離子放電，而氫氧根離子不放電．

解答： 解：（1）①開關(guān)K與a連接，為原電池，NaCl溶液為中性，發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故答案為：吸氧；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
②K與b連接，為電解池，若開始時開關(guān)K與b連接時，兩極均有氣體產(chǎn)生，則Fe作陰極，石墨作陽極，氯離子、氫離子放電，則N為電源負極，電解的總離子反應為2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）①陰極上氫離子放電，則NaOH在陰極生成，由圖可知，D在陰極附近，制得的氫氧化鈉溶液從D出口導出；
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)，
故答案為：D；＜；
②水電離出的氫離子在陰極放電，而氫氧根離子不放電，促進水的電離，導致溶液中氫氧根離子濃度增大，溶液的pH增大，
故答案為：H⁺在陰極放電，水的電離平衡正向移動，溶液中OH^-濃度增大，pH增大（合理即可）．

點評：本題考查了原電池和電解池原理，明確離子放電順序是解本題關(guān)鍵，根據(jù)各個電極上發(fā)生的反應來分析解答，把握電解質(zhì)溶液的酸堿性確定生成的離子或物質(zhì)，為易錯點．