Question

【題目】電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。

（1）電解食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)．目前比較先進(jìn)的方法是陽(yáng)離子交換膜法，電解示意圖如圖1所示，圖中的陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，請(qǐng)回答以下問(wèn)題：

①電解池實(shí)現(xiàn)了_______能向_______能的轉(zhuǎn)化；

②圖中A極要連接電源的__________（填“正”或“負(fù)”）極；

③電解總反應(yīng)的化學(xué)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(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖2所示（圖中電極均為石墨電極），若用NO2氣體進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)，寫出電解時(shí)NO2發(fā)生的電極反應(yīng)_______________________。

（3）在實(shí)際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面上鍍銅防止鐵被腐蝕，裝置示意圖如下甲圖：

①電鍍時(shí)，鍍件與電源的____極連接，

②B電極上的電極反應(yīng)是________________。

③乙圖是一種鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，M由Na2O和Al2O3制得，其作用是導(dǎo)電和隔膜，該電池反應(yīng)為2Na+xS=Na2Sx。用該電池作電源進(jìn)行上述鐵件鍍銅時(shí)，若電鍍池中兩電極的質(zhì)量開始相同，電鍍完成后取出洗凈、烘干、稱量，二者質(zhì)量差為25.6g，則理論上該電池負(fù)極消耗的質(zhì)量為___________g。

Answer 1

【答案】電 化學(xué) 正 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- NO2-e-+H2O=NO3-+2H+； 負(fù)極 Cu2++2e-=Cu; 9.2g

【解析】

（1）根據(jù)電解池中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)進(jìn)行判斷電池的陰陽(yáng)極；

（2）根據(jù)左室產(chǎn)生氫氣發(fā)生還原反應(yīng)，所以能判斷出左室為陰極室，右室為陽(yáng)極室，進(jìn)而完成電極反應(yīng)式的書寫；

（3）根據(jù)整個(gè)電路中電子守恒進(jìn)行計(jì)算負(fù)極消耗鈉的質(zhì)量。

（1）①電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，所以答案：電；化學(xué)；

②由電解食鹽水裝置圖可知，鈉離子移向右邊，所以左邊A為陽(yáng)極，所以A極要連接電源的正極，故答案為:正;
③由電解食鹽水裝置圖可知，鈉離子移向右邊，則左邊A為陽(yáng)極，右邊B為陰極，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)離子方程式為：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-

（2）①根據(jù)圖知，電解時(shí)，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(yáng)極室,陽(yáng)極上通入的是氮氧化物，生成的硝酸，所以陽(yáng)極上氮氧化物失電子和水生成硝酸,電極反應(yīng)式為:NO2-e-+H2O=NO3-+2H+故答案為: NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；

（3）①在鐵件的表面鍍銅，鍍層金屬銅必須做陽(yáng)極，故A對(duì)應(yīng)的金屬必須是銅；鍍件鐵做陰極，故鍍件必須連電源的負(fù)極；所以答案：負(fù)極；

②在陰極上放電的是電解質(zhì)溶液中的銅離子，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，其反應(yīng)的電極式為:Cu2++2e-=Cu;答案：Cu2++2e-=Cu;
③原電池總反應(yīng)為：2Na+xS=Na2Sx中，電鍍時(shí)，鍍層作陽(yáng)極、鍍件作陰極，所以陽(yáng)極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+，陰極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，陰極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu;電鍍后，兩個(gè)電極質(zhì)量差等于陽(yáng)極溶解質(zhì)量與陰極析出質(zhì)量之和，若電鍍前鐵、銅兩電極的質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧簟⒑娓伞⒎Q量，二者質(zhì)量差為25.6g , 所以陽(yáng)極溶解銅的質(zhì)量為12.8g，消耗銅的物質(zhì)的量為0.2mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.4mol，故流經(jīng)電鍍池的電極的電子的物質(zhì)的量為0.4mol，而流經(jīng)電鍍池的電子的量與流經(jīng)原電池中正負(fù)極的電子的量相同，則原電池負(fù)極上被消耗的鈉物質(zhì)的量等于轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量，所以要轉(zhuǎn)移0.4mol電子，需要消耗0.4mol Na，其質(zhì)量為0.4mol 23g/mol=9.2g；答案：9.2g。