Question

（14分）某課外活動(dòng)小組同學(xué)用圖一裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問(wèn)題。

（1）① 若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕中的              腐蝕；

② 若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，則總反應(yīng)的離子方程式                           。

（2）芒硝（化學(xué)式為Na₂SO₄·10H₂O），無(wú)色晶體，易溶于水，是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。該小組同學(xué)設(shè)想，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法。用如圖二所示裝置電解硫酸鈉溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無(wú)論從節(jié)省能源還是提高原料的利用率來(lái)看都更加符合綠色化學(xué)理念。

① 該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為：                                        ，此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)                （填“大于”或“小于”或“等于”）通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。

② 制得的氫氧化鈉溶液從出口（選填“A”、“B”、“C”、“D”）        導(dǎo)出。

③ 若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為                                                  。已知H₂的燃燒熱為285.8 kJ/mol，則該燃料電池工作產(chǎn)生36 g H₂O時(shí)，理論上有               kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能。

 

Answer 1

【答案】

（1）① 吸氧    ② 2Cl^— +2H₂O2OH^— + H₂↑+ Cl₂↑

（2）① 4OH^—4e^—=2H₂O + O₂↑   小于  ② D    ③ H₂2e^—+ 2OH^—=2H₂O      571.6

【解析】（1）① 若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，則構(gòu)成原電池，由于溶液顯中性，所以發(fā)生鋼鐵的吸氧腐蝕。

②若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，則構(gòu)成電解池，石墨和電源的正極相連，作陽(yáng)極，溶液中的氯離子放電。鐵和電源的負(fù)極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電，所以方程式為2Cl^— +2H₂O2OH^— + H₂↑+ Cl₂↑。

（2）①電解池中陽(yáng)極失去電子，則溶液中的OH^－失去電子，方程式為 4OH^—4e^—=2H₂O + O₂↑。由于通過(guò)陰離子交換膜的是SO₄^2－，而通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的是H^＋，所以根據(jù)電荷守恒可知，通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。

②氫氧化鈉在陰極生成，所以從D處導(dǎo)出。

③原電池中負(fù)極失去電子，正極得到電子，所以氫氣在負(fù)極通入。由于溶液是氫氧化鈉溶液，因此負(fù)極電極反應(yīng)式為H₂2e^—+ 2OH^—=2H₂O。燃燒熱是在一定條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，所以生成36g水放出的熱量是285.8 kJ×2＝571.6kJ，即有571.6kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能。