Question

9．電化學在化學工業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，
（1）工業(yè)冶煉鋁的化學方程式是2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（2）工業(yè)級氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換法膜法電解提純．電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖1所示．
①該電解槽的陽極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口B（填寫“A”或“B”）導(dǎo)出．
（3）愛迪生蓄電池的反應(yīng)式為：Fe+NiO₂+2H₂O$?_{充電}^{放電}$Fe（OH）₂+Ni（OH）₂；高鐵酸酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型凈水劑．用下面裝置（圖2）可以制取少量高鐵酸鈉．
①此裝置中愛迪生蓄電池的負極是a（填“a”或“b”），該電池工作一段時間后必須充電，充電時生成NiO₂的反應(yīng)類型是氧化反應(yīng)．
②寫出在用電解法制取高鐵酸鈉時，陽極的電極反應(yīng)式Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）熔融狀態(tài)下，電解氧化鋁生成鋁和氧氣；
（2）①用陽離子交換膜電解法除去工業(yè)品氫氧化鉀溶液中的雜質(zhì)含氧酸根，相當于電解水，陽極氫氧根離子放電；
②在陰極和陽極之間有陽離子交換膜，只允許陽離子K⁺和H⁺通過，這樣就在陰極區(qū)聚集大量的K⁺和OH^-，從而產(chǎn)生純的氫氧化鉀溶液，所以除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從溶液出口在陰極區(qū)；
（3）①放電時，鐵棒作負極，碳棒作正極，據(jù)此判斷a的電極；失電子的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)．
②鐵失電子和氫氧根離子生成高鐵酸根離子和水．

解答 解：（1）工業(yè)冶煉鋁是利用惰性電極電極熔融氧化鋁得到，陽極是氧離子失電子生成氧氣，陰極是鋁離子得到電子生成鋁，反應(yīng)的化學方程式為2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑，故答案為：2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（2）①用陽離子交換膜電解法除去工業(yè)品氫氧化鉀溶液中的雜質(zhì)含氧酸根，相當于電解水，故電解時，陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②在陰極區(qū)聚集大量的K⁺和OH^-，從而產(chǎn)生純的氫氧化鉀溶液，除雜后的氫氧化鉀溶液從出口B導(dǎo)出，故答案為：B；
（3）①放電時，鐵作負極，碳棒作正極，所以放電時a是負極，b是正極；充電時，氫氧化鎳失電子生成氧化鎳，發(fā)生氧化反應(yīng)．
故答案為：a；氧化反應(yīng)．
②陽極上鐵失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成高鐵酸根離子和水，離子方程式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．
故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．

點評 本題考查原電池和電解池原理，為高頻考點，正確判斷各個電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，難點是電極反應(yīng)式的書寫，知道金屬的活潑性強弱與冶煉方法的關(guān)系，題目難度不大．