Question

【題目】H2在工農業生產過程中有著重要的作用。

I．（1）工業上用電解飽和食鹽水的方法制取H2，該反應的離子方程式為___________。

（2）下圖是為LiBH4/MgH2體系放氫焓變示意圖，

則由LiH、B與H2反應得到LiBH4的熱化學方程式為_________。

Ⅱ．高鐵酸鈉（Na2FeO4）是一種新型多功能材料，工業上Na2FeO4制備方法是以純鐵棒與石墨電極為工作電極，用有隔膜的電解槽（如圖所示），電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉，化學方程式為：Fe+2NaOH+2H2O= Na2FeO4+2H2↑

（3）A為電源_______極（填“正”或“負”)，鐵電極_____（填“能”或“不能”）換成石墨電極。

（4）石墨電極上發生的電極反應式為______。

（5）電解過程中可能存在副產物，左池有時會生成紅褐色沉淀，此時只要加大電流強度，就可以使紅褐色沉淀繼續電解，轉化為FeO42-，該過程的電極反應式為____

Ⅲ．（6）利用甲醇燃料電池進行電解的裝置如圖，其中A、B、D均為石墨電極，C為銅電極。工作一段時間后斷開K，此時A、B兩極上生成等物質的量的氣體。

乙中B電極為_____（填“陰極”或“陽極”），該電極上生成的氣體在標準狀況下的體積為__________。

Answer 1

【答案】2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ 2LiH(s)+2B(s)+3H2(g)====2LiBH4(s)△H=-200kJ·mol-1 正 不能 H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH- Fe(OH)3-3e-+5OH-==FeO42-+4H2O 陰極 2. 24 L

【解析】

(1)工業用電解飽和食鹽水的方法制取NaOH，同時生成H2和Cl2；

(2)由圖可知：2LiBH4(s)+MgH2(s)=2LiH(s)+2B(s)+MgH2(s)+3H2(g)△H=+200 kJmol-1，據此分析解答；

(3)用石墨、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4)，原理是鐵失電子生成還原性的離子，然后被氧化，最終生成高鐵酸鈉；

(4)電解池中，在陰極上發生得電子的還原反應；

(5)根據信息：紅褐色沉淀繼續電解，轉化為FeO42-，據此書寫電極反應；

(6)甲為原電池，通入甲醇的電極為負極、通入氧氣的電極為正極，則AC為陽極、BD為陰極。B電極為陰極，工作一段時間后，斷開K，此時A、B兩極上產生的氣體體積相同，則B的電極反應為：Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，A電極為陽極，電極反應為：4OH--4e-=2H2O+O2↑，根據得失電子守恒列式計算。

I．(1)工業用電解飽和食鹽水的方法制取NaOH，同時生成H2和Cl2，化學方程式為：2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑，故答案為：2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑；

(2)由圖可知：2LiBH4(s)+MgH2(s)=2LiH(s)+2B(s)+MgH2(s)+3H2(g) △H=+200 kJmol-1①，2LiBH4(s)+MgH2(s) =2LiBH4(s)+Mg(s)+H2(g) △H=+76 kJmol-1②，2LiBH4(s)+MgH2(s) =2LiH(s)+MgB2(s)+4H2(g) △H=+183 kJmol-1③，依據①得到2LiH(s)+2B(s)+3H2(g) ═2LiBH4(s) △H=-200kJmol-1，故答案為：2LiH(s)+2B(s)+3H2(g) ═2LiBH4(s) △H=-200kJmol-1；

Ⅱ．(3)用石墨、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4)，鐵失電子生成高鐵酸鈉，則鐵作陽極，石墨作陰極，所以A是電源的正極，B是負極，如果不用金屬鐵做陽極，則不會產生還原性的亞鐵離子，不能獲得高鐵酸根離子，故鐵電極不能換成石墨電極，故答案為：正極；不能；

(4)鐵作陽極，石墨作陰極，在陰極上發生得電子的還原反應，溶液中的氫離子放電，即2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故答案為：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

(5)左池會生成紅褐色沉淀氫氧化鐵，加大電流強度，就可以使紅褐色沉淀繼續電解，轉化為FeO42-，發生反應：Fe(OH)3-3e-+5OH-═FeO42-+4H2O，故答案為：Fe(OH)3-3e-+5OH-═FeO42-+4H2O；

(6)甲為原電池，通入甲醇的電極為負極、通入氧氣的電極為正極，則AC為陽極、BD為陰極。乙中B電極為陰極，溶液中銅離子析出，工作一段時間后，斷開K，此時A、B兩極上產生的氣體體積相同，說明銅離子放電后，溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，設生成氣體物質的量為x，溶液中銅離子物質的量為0.1mol，Cu2++2e-=Cu，轉移電子0.2mol，2H++2e-=H2↑，轉移電子2x，即陰極共轉移電子0.2 mol +2x；A電極為陽極，溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣，4OH--4e-=2H2O+O2↑，轉移電子4x；根據得失電子守恒得到：0.2mol+2x=4x，解得：x=0.1mol，標準狀況下，生成氫氣的體積V=nVm=0.1mol×22.4L/mol=2.24L，故答案為：陰極；2.24L。