Question

【題目】（1）某課外活動小組同學(xué)用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問題：

①若開始時開關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的 腐蝕．

②若開始時開關(guān)K與b連接，則總反應(yīng)的離子方程式為 ．

（2）芒硝化學(xué)式為Na2SO410H2O，無色晶體，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2所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學(xué)理念．

①該電解槽的陽極反應(yīng)式為 ；此時通過陰離子交換膜的離子數(shù) （填“大于”、“小于”或“等于”）通過陽離子交換膜的離子數(shù)．

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

③通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因：

④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285.8kJmol﹣1，則該燃料電池工作產(chǎn)生36g H2O時，理論上有 kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能．

Answer 1

【答案】（1）①吸氧；

②2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑；

（2）①4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；小于；

②D；

③H+放電，促進(jìn)水的電離，OH﹣濃度增大；

④H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O；571.6

【解析】

試題分析：（1）①若開始時開關(guān)K與a連接，該裝置是原電池，鋼鐵在弱酸性或中性條件下發(fā)生吸氧腐蝕，在強(qiáng)酸性條件下發(fā)生析氫腐蝕；

②若開始時開關(guān)K與b連接，該裝置是電解池，石墨作陽極、Fe作陰極，陽極上氯離子放電、陰極上水得電子生成氫氣同時生成氫氧根離子；

（2）①該電解槽的陽極上水失電子生成氧氣和氫離子；陰離子交換膜的離子是氫氧根離子、通過陽離子交換膜的離子是鈉離子，根據(jù)電荷守恒判斷；

②陰極上水得電子生成氫氣和OH﹣，則生成的NaOH應(yīng)該在陰極附近；

③通電開始后，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，導(dǎo)致溶液堿性增強(qiáng)；

④氫氧燃料堿性電池中，電池負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水；

H2的燃燒熱為285.8kJmol﹣1，n（H2O）==2mol，根據(jù)氫原子守恒知，生成2mol水需要2mol氫氣，據(jù)此計算反應(yīng)熱．

解：（1）①開關(guān)K與a連接，為原電池，NaCl溶液為中性，發(fā)生吸氧腐蝕，故答案為：吸氧；

②K與b連接，為電解池，若開始時開關(guān)K與b連接時，F(xiàn)e作陰極，石墨作陽極，氯離子、氫離子放電，電解的總離子反應(yīng)為2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑，

故答案為：2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑；

（2）①電解時，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；陽極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽極移動，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動，所以通過相同電量時，通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)，故答案為：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；小于；

②氫氧化鈉在陰極生成，所以在D口導(dǎo)出；故答案為：D；

③通電開始后，陰極上氫離子放電生成氫氣，氫離子來自于水，所以促進(jìn)水的電離，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pH值增大．

故答案為：H+放電，促進(jìn)水的電離，OH﹣濃度增大；

④氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，負(fù)極上氫氣失去電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O，H2的燃燒熱為285.8kJ/mol，則2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=﹣571.6kJ/mol，該燃料電池工作產(chǎn)生36g H2O，n（H2O）==2mol，由燃燒的熱方程式可知，生成2molH2O放出571.6kJ的熱量，即理論上有571.6kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能，

故答案為：H2+2OH﹣﹣2e﹣=2H2O；571.6