Question

【題目】（1）某課外活動小組同學用如圖1裝置進行實驗，試回答下列問題：

①若開關K與a連接，則鐵發生電化學腐蝕中的______腐蝕，石墨電極上的電極反應式為______．

②若開關K與b連接，則電解反應的化學方程式為______．

（2）該小組同學設想，如果模擬工業上離子交換膜法制燒堿的方法，用如2圖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，無論從節省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學理念．

①該電解槽的陽極反應式為______．此時通過陰離子交換膜的離子數______（選填“大于”、“小于”或“等于”）通過陽離子交換膜的離子數．

②通電開始后，陰極附近溶液pH______（選填“增大”、“不變”或“減小”）．

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，則電池負極的電極反應式為______；已知H2的燃燒熱為285.8KJ/mol，則該燃料電池工作產生36g液態H2O時，理論上有______kJ的能量轉化為電能．

Answer 1

【答案】吸氧 O2+2H2O+4e-=4OH- 2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 小于 增大 H2+2OH--2e-=2H2O 571.6。

【解析】

（1）①由圖1可知，當K與a相連接時形成了原電池，鐵為負極，石墨為正極，可確定發生的腐蝕的種類以及電極反應；

②開關K與b連接，形成的是電解池，裝置為電解飽和食鹽水的裝置，即可寫出反應方程式；

（2）①由圖2可知電解槽陽極失去電子生成O2，通過陰離子交換膜的離子是OH-，通過陽離子交換膜的是Na+，可根據電荷守恒分析；

②通電后，陰極上水得電子生成H2和OH-，可判斷溶液的酸堿性；

③氫氧燃料電池負極上H2失電子，可據此寫出電極反應式；可根據H2的燃燒熱計算反應熱。

（1）①由圖1可知，當K與a相連接時形成了原電池，鐵為負極，電極反應為Fe-2e-=Fe2+，石墨為正極，電極反應為O2+2H2O+4e-=4OH-，為鐵的吸氧腐蝕；

②開關K與b連接，形成的是電解池，裝置為電解飽和食鹽水的裝置，反應方程式為；2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；

（2）①由圖2可知電解槽陽極失去電子生成O2，電極反應為：4OH--4e-=2H2O+O2↑；陽極OH-放電，SO42-通過陰離子交換膜向陽極移動，陰極H+放電，Na+通過陽離子交換膜向陰極移動，通過相同電量時，通過陰離子交換膜的離子數小于通過陽離子交換膜的離子數；

②通電后，陰極上水得電子生成H2和OH-，可判斷溶液堿性增強，則pH增大；

③氫氧燃料電池負極上H2失電子，可據此寫出電極反應為H2+2OH--2e-=2H2O； H2的燃燒熱為285.8kJ/mol，即1molH2完全燃燒生成液態水放出的熱量為285.8kJ/mol，那么生成36g 液態H2O時放出的熱量為571.6 kJ/mol，故理論上有571.6kJ的能量轉化為電能。