Question

【題目】⑴氯堿工業是以惰性電極電解飽和食鹽水，制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。

完成下列填空:

①離子交換膜的作用為:____________________。

②寫出電解飽和食鹽水的離子方程式_________。

③氫氧化鈉溶液從圖中_____位置流出。(選填a、b、c或d)

⑵電化學在日常生活中用途廣泛，圖①是鎂次氯酸鈉燃料電池，電池總反應為：Mg＋ClO－＋H2O===Cl－＋Mg(OH)2↓，圖②是Cr2O的工業廢水的處理，下列說法正確的是（____）

A．圖②中Cr2O離子向惰性電極移動，與該極附近的OH－結合轉化成Cr(OH)3除去

B．圖②的電解池中，有0.084 g陽極材料參與反應，陰極會有33.6 mL的氣體產生

C．圖①中發生的還原反應是：Mg2＋＋ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋Mg(OH)2

D．若圖①中3.6 g鎂溶解產生的電量用以圖②廢水處理，理論可產生10.7 g氫氧化鐵沉淀

⑶觀察下列裝置，回答下列問題：

①裝置B中PbO2上發生的電極反應方程式為_____________________________________。

②裝置A中總反應的離子方程式為_____________________________________________。

③當裝置A中Cu電極質量改變6.4 g時，裝置D中產生的氣體體積為________ L(標準狀況下，不考慮氣體的溶解)。

Answer 1

【答案】 阻止OH-進入陽極室，與Cl2發生副反應；阻止陽極產生的Cl2和陰極產生的H2混合發生爆炸 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ d C PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ 3.92

【解析】⑴①離子交換膜的作用為: 阻止OH-進入陽極室，與Cl2發生副反應；阻止陽極產生的Cl2和陰極產生的H2混合發生爆炸；②電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，反應的離子方程式為2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－；③電解槽中陰極是氫離子放電生成氫氣，水電離平衡正向進行氫氧根離子濃度增大，生成氫氧化鈉溶液，NaOH溶液的出口為d；⑵A、圖②為電解池，Cr2O72-向陽極(Fe)移動，選項A錯誤；B、圖②中陽極上發生的反應為：Fe－2e－=Fe2＋，陰極上發生的反應為：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陽極上0.084 g鐵參與反應，陰極上產生氣體的體積(標準狀況)為×22.4 L·mol－1＝0.0336L，選項B錯誤；C、圖①為原電池，正極上ClO－發生還原反應，且Mg2＋向正極移動參與反應，電極反應式為Mg2＋＋ClO－＋H2O＋2e－=Cl－＋Mg(OH)2↓，選項C正確；D、若圖①中3.6 g鎂溶解，根據得失電子守恒，則圖②中陽極上放電的鐵的質量為m(Fe)＝56 g·mol－1×n(Fe)＝56 g·mol－1×n(Mg)＝56 g·mol－1×＝8.4 g，根據Fe元素守恒知，產生Fe(OH)3的質量為×107＝16.05(g)，選項D錯誤。答案選C；（3）①B和C裝置形成原電池，鉛作負極，二氧化鉛作正極，原電池放電時，正極上二氧化鉛得電子和硫酸根離子反應生成硫酸鉛，發生還原反應，電極反應式為：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－=PbSO4＋2H2O；②A連接電源，則A是電解池，左邊Pt作陰極，右邊Cu作陽極，陽極上Cu放電，陰極上氫離子放電，裝置A中總反應的離子方程式為Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑；③當裝置A中Cu電極質量改變6.4g時，n（Cu）=0.1mol，則轉移0.2mol電子，裝置D中n（NaCl）=0.1mol，陽極首先發生2Cl--2e-=Cl2↑、其次發生4OH--4e-=2H2O+O2↑，則陽極首先生成0.05molCl2，其次生成0.025molO2，陰極只發生2H++2e-=H2↑，生成0.1molH2，則總共生成0.175mol氣體，體積為0.175mol×22.4L/mol=3.92L。