Question

【題目】電解原理在化學工業中有廣泛應用。

（1）電解食鹽水是氯堿工業的基礎。目前比較先進的方法是陽離子交換膜法，電解示意圖如圖所示，圖中的陽離子交換膜只允許陽離子通過，請回答以下問題：

①圖中A極要連接電源的______（填“正”或“負”）極。

②精制飽和食鹽水從圖中_____位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中____位置流出。（選填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”或“f”）

③電解總反應的離子方程式是___________________________________。

（2）電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環境效益和經濟效益。實驗室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖所示（圖中電極均為石墨電極）。若用NO2氣體進行模擬電解法吸收實驗。

①寫出電解時NO2發生反應的電極反應________________________________。

②若有標準狀況下2.24LNO2被吸收，通過陽離子交換膜（只允許陽離子通過）的H+為__________mol。

（3）為了減緩鋼制品的腐蝕，可以在鋼制品的表面鍍鋁。電解液采用一種非水體系的室溫熔融鹽，由有機陽離子、A12C17-和AlCl4-組成。

①鋼制品應接電源的________極。

②己知電鍍過程中不產生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極電極反應式為________________。

③若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極電極反應式為_______________________。

Answer 1

【答案】（18分）

（1）①正②ad③2Cl－+2H2OCl2↑+H2↑+2OH－

（2）①NO2－e-＋H2O＝NO3－＋2H+②0.1

（3）①負②4Al2Cl7-＋3e－=Al＋7AlCl4-③2H++2e－＝H2↑

【解析】

試題分析：（1）①電解過程中陽離子向陰移動，則圖中A極為陽極，要連接電源的正極。

②B電極為陰極，表面H+發生還原反應，促進水的電離，陰極區產物大量OH-，同時陽極區Cl-發生氧化反應，則精制飽和食鹽水從圖中a位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中d位置流出。③電解飽和食鹽水發生反應的離子方程式是2Cl－+2H2OCl2↑+H2↑+2OH－。

（2）①根據圖知，電解時，左室中電極上氫離子放電生成氫氣，則左室為陰極室，右室為陽極室，陽極上通入的是氮氧化物，生成的硝酸，所以陽極上氮氧化物失電子和水生成硝酸，陽極反應式為NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；②n（NO2）=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol，陽極反應式為NO2-e-+H2O=NO3-+2H+，有0.2mol氫離子生成，因為有0.1mol硝酸生成，則有0.1mol氫離子通過陽離子交換膜；

（3）①依據電鍍原理分析，鋼鐵上鍍鋁是利用鋁做陽極與電源正極相連，鋼鐵做陰極與電源負極相連；②由有機陽離子、Al2Cl7-和AlCl4-組成的離子液體做電解液來實現，離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，電鍍過程中不產生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，則陰極反應生成鋁是發生的還原反應，鋁元素化合價降低，分析離子液體成分，結合電荷守恒分析可知是Al2Cl7-得到電子生成，電極反應為：4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlCl4-；

③改用AlCl3水溶液作電解液是溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣，2H++2e-=H2↑