Question

【題目】為探究原電池和電解池的工作原理，某研究性小組分別用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（1）甲裝置中，a電極的反應(yīng)式為_____。

（2）乙裝置中，陰極區(qū)產(chǎn)物為_____。

（3）丙裝置是一種家用84消毒液（NaClO）發(fā)生器。外接電源a為_____ (填“正”或“負(fù)”)極，該裝置內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____、_____。

（4）若甲裝置作為乙裝置的電源，一段時(shí)間后，甲中消耗氣體與乙中產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為_____ (不考慮氣體的溶解)。

（5）某工廠采用電解法處理含Cr2O72-的廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽(yáng)極，槽內(nèi)盛放含鉻廢水，Cr2O72-被還原成為Cr3+，Cr3在陰極區(qū)生成Cr(OH)3沉淀除去，工作原理如圖。

①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式____。

②寫出Cr2O72-被還原為Cr3+的離子方程式____。

Answer 1

【答案】H2-2e-+2OH-=2H2O 氫氧化鈉和氫氣 負(fù) 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 3:4 2H++2e-=H2↑ Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O

【解析】

甲裝置：該裝置為氫氧燃料電池，氫氣被氧化作負(fù)極，氧氣被還原做作正極；

乙裝置：該裝置為電解池，與正極相連的一極為陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，與負(fù)極相連的為陰極發(fā)生還原反應(yīng)；

丙裝置：該裝置為電解池，電解飽和食鹽水時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)生氯氣，陰極產(chǎn)生氫氣和氫氧根，要制備次氯酸鈉所以需要氯氣到陰極與氫氧根反應(yīng)，所以下端為陽(yáng)極產(chǎn)生氯氣；

(5)B電極生成氫氣，說(shuō)明該電極發(fā)生還原反應(yīng)為陰極，氫離子放電生成氫氣，導(dǎo)致陰極區(qū)pH變大；A電極為陽(yáng)極，鐵為電極材料，則鐵被氧化生成Fe2+，繼而將Cr2O72-還原成為Cr3+，然后遷移到陰極與OH-生成沉淀。

(1)甲裝置是氫氧燃料電池，a電極通入氫氣為負(fù)極，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，所以電極反應(yīng)式為H2-2e-+2OH-=2H2O；
(2)乙裝置是電解池，電解飽和食鹽水，所以陰極區(qū)產(chǎn)物為氫氧化鈉和氫氣；
(3)根據(jù)分析可知該裝置中發(fā)生電解飽和食鹽水的反應(yīng)，同時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)生的氯氣與陰極產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)制備次氯酸鈉，下端為陽(yáng)極，上端為陰極，即a電極為電源負(fù)極，該裝置內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；

(4)若甲裝置作為乙裝置的電源，一段時(shí)間后，甲中總反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O；乙中總反應(yīng)為：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑；各電極轉(zhuǎn)移的電子相等，假如都是4mol，甲池消耗氣體2mol+1mol=3mol，乙池產(chǎn)生氣體2mol+2mol=4mol，物質(zhì)的量之比為3：4；

(5)①陰極氫離子放電生成氫氣，電極方程式為：2H++2e-=H2↑；

②根據(jù)分析可知反應(yīng)過(guò)程中Fe2+將Cr2O72-還原成為Cr3+，方程式為：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。