Question

（1）某課外活動(dòng)小組同學(xué)用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問題．
①若開始時(shí)開關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的

 

腐蝕；
②若開始時(shí)開關(guān)K與b連接，則總反應(yīng)的離子方程式

 

．
（2）芒硝化學(xué)式Na₂SO₄?10H₂O，無(wú)色晶體，易溶于水，是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物．該小組同學(xué)設(shè)想，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，用如圖2所示裝置電解硫酸鈉溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無(wú)論從節(jié)省能源還是提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學(xué)理念．
①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為

 

．此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)

 

（填“大于”或“小于”或“等于”）通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)．
②制得的氫氧化鈉溶液從出口（選填“A”、“B”、“C”、“D”）

 

導(dǎo)出．
③若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．已知H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol，則該燃料電池工作產(chǎn)生36g H₂O時(shí)，理論上有

 

kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（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；
②K與b連接，為電解池，氯離子、氫離子放電；
（2）①電解時(shí)，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；根據(jù)陰陽(yáng)離子的移動(dòng)方向，通過(guò)相同電量時(shí)，陰陽(yáng)離子交換的個(gè)數(shù)判斷；
②陰極上氫離子放電，則NaOH在陰極生成；
③氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，負(fù)極上氫氣失去電子；結(jié)合燃燒熱方程式及電池反應(yīng)計(jì)算．

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，故答案為：吸氧；
②K與b連接，為電解池，氯離子、氫離子放電，電解的總離子反應(yīng)為2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）①電解時(shí)，陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽(yáng)極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣，陽(yáng)極電極反應(yīng)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；陽(yáng)極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動(dòng)，所以通過(guò)相同電量時(shí)，通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；小于；
②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(dǎo)出，故答案為：D；
③氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，負(fù)極上氫氣失去電子，負(fù)極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，
H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol，則2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol，該燃料電池工作產(chǎn)生36g H₂O，n（H₂O）=

36g

18g/mol

=2mol，由燃燒的熱方程式可知，生成2molH₂O放出571.6kJ的熱量，即理論上有571.6kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能，故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；571.6．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理，為高頻考點(diǎn)，注意裝置的判斷及燃料原電池電極反應(yīng)式和電解反應(yīng)的書寫，把握電解質(zhì)溶液的酸堿性確定生成的離子或物質(zhì)，題目難度不大．