Question

16．電化學(xué)原理在防止金屬腐蝕、能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)合成等方面應(yīng)用廣泛．

（1）圖1中，為了減緩海水對(duì)鋼閘門(mén)A的腐蝕，材料B可以選擇b（填字母序號(hào)）．
a．碳棒        b．鋅板       c．銅板
該電化學(xué)保護(hù)方法的名稱(chēng)是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法．
（2）圖2中，鋼閘門(mén)C為陰極，用氯化鈉溶液模擬海水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，D為石墨塊，總反應(yīng)的離子方程式為．
（3）有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是B．
A．溶液中Na⁺向D極移動(dòng)
B．從D極處逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變藍(lán)
C．反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度
（4）模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，可用如圖3裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取H₂、O₂、H₂SO₄和KOH．
①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)方程式為． 此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于（填“大于”“小于”或“等于”）通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)．
②制得的氫氧化鉀溶液從出口D（填“A”、“B”、“C”或“D”）導(dǎo)出．
③若采用CH₄燃料電池（石墨為電極，KOH為電解質(zhì)溶液）為電源，則該電池的負(fù)極電極方程式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，若B極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L氣體，則理論上需要通入0.5  mol CH₄．
④電解過(guò)程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動(dòng)原理解釋原因H⁺在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動(dòng)，使c（OH^-）＞c（H⁺），所以陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)．

Answer 1

分析 （1）形成原電池時(shí)，F(xiàn)e作正極被保護(hù)；該電化學(xué)保護(hù)方法的名稱(chēng)是 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；
（2）Fe作陰極被保護(hù)，則鋼閘門(mén)C做陰極；離子總反應(yīng)式為：2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（3）A、電解過(guò)程中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)；
B、A電極為陽(yáng)極，從A極處逸出的氣體是氯氣；
C、恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度，”出什么加什么“的原則分析；
（4）①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)方程式為氫氧根離子放電，生成氧氣，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑； 陽(yáng)極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動(dòng)，所以通過(guò)相同電量時(shí)，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氫氧化鉀是陰極產(chǎn)生，所以制得的氫氧化鉀溶液從出口 D導(dǎo)出；
③負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，則該電池的負(fù)極電極方程式為 CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，B極產(chǎn)生氧氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L氣體，物質(zhì)的量為：1mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4mol，根據(jù)得失電子守恒，理論上需要通入0.5 mol CH₄；
④電解過(guò)程中陰極區(qū)是氫離子放電生成氫氣，導(dǎo)致溶液中氫氧根離子的濃度大于氫離子的濃度，所以溶液的堿性明顯增強(qiáng)．

解答 解：（1）形成原電池時(shí)，F(xiàn)e作正極被保護(hù)，則要選擇活潑性比Fe強(qiáng)的金屬作負(fù)極，所以選鋅； 該電化學(xué)保護(hù)方法的名稱(chēng)是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；
故答案為：b；犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；
（2）Fe作陰極被保護(hù)，則鋼閘門(mén)C做陰極；離子總反應(yīng)式為：2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；故答案為：陰； 2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（3）A、電解過(guò)程中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，B為陰極，溶液中Na⁺向，B極移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、A生成氯氣，能使?jié)駶?rùn)KI淀粉試紙變藍(lán)，故B正確；
C、反應(yīng)一段時(shí)間后加適量HCl氣體，可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度，不是加入鹽酸，故C錯(cuò)誤；
故答案為：B；
（4）①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)方程式為氫氧根離子放電，生成氧氣，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑； 陽(yáng)極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動(dòng)，所以通過(guò)相同電量時(shí)，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)．
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；小于；
②氫氧化鉀是陰極產(chǎn)生，所以制得的氫氧化鉀溶液從出口 D導(dǎo)出，故選D；
③負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，則該電池的負(fù)極電極方程式為 CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，B極產(chǎn)生氧氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L氣體，物質(zhì)的量為：1mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4mol，根據(jù)得失電子守恒，理論上需要通入0.5 mol CH₄，故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；0.5；
④電解過(guò)程中陰極區(qū)是氫離子放電生成氫氣，導(dǎo)致溶液中氫氧根離子的濃度大于氫離子的濃度，所以溶液的堿性明顯增強(qiáng)，故答案為：H⁺在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動(dòng)，使c（OH^-）＞c（H⁺），所以陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，難度不大，注意燃料原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)時(shí)，要根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性確定生成的離子或物質(zhì)．