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圖中A極要連接電源的______（填“正”或“負(fù)”）極。

②精制飽和食鹽水從圖中_____位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中____位置流出。（選填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”或“f”）

③電解總反應(yīng)的離子方程式是___________________________________。

（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)。

①寫出電解時(shí)NO2發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)________________________________。

②若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LNO2被吸收，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜（只允許陽(yáng)離子通過(guò)）的H+為__________mol。

（3）為了減緩鋼制品的腐蝕，可以在鋼制品的表面鍍鋁。電解液采用一種非水體系的室溫熔融鹽，由有機(jī)陽(yáng)離子、A12C17-和AlCl4-組成。

①鋼制品應(yīng)接電源的________極。

②己知電鍍過(guò)程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為________________。

③若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極電極反應(yīng)式為_______________________。

Answer 1

【答案】（18分）

（1）①正②ad③2Cl－+2H2OCl2↑+H2↑+2OH－

（2）①NO2－e-＋H2O＝NO3－＋2H+②0.1

（3）①負(fù)②4Al2Cl7-＋3e－=Al＋7AlCl4-③2H++2e－＝H2↑

【解析】

試題分析：（1）①電解過(guò)程中陽(yáng)離子向陰移動(dòng)，則圖中A極為陽(yáng)極，要連接電源的正極。

②B電極為陰極，表面H+發(fā)生還原反應(yīng)，促進(jìn)水的電離，陰極區(qū)產(chǎn)物大量OH-，同時(shí)陽(yáng)極區(qū)Cl-發(fā)生氧化反應(yīng)，則精制飽和食鹽水從圖中a位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中d位置流出。③電解飽和食鹽水發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是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，陽(yáng)極反應(yīng)式為NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；②n（NO2）=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol，陽(yáng)極反應(yīng)式為NO2-e-+H2O=NO3-+2H+，有0.2mol氫離子生成，因?yàn)橛?.1mol硝酸生成，則有0.1mol氫離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜；

（3）①依據(jù)電鍍?cè)�理分析，鋼鐵上鍍鋁是利用鋁做陽(yáng)極與電源正極相連，鋼鐵做陰極與電源負(fù)極相連；②由有機(jī)陽(yáng)離子、Al2Cl7-和AlCl4-組成的離子液體做電解液來(lái)實(shí)現(xiàn)，離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，電鍍過(guò)程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng)，則陰極反應(yīng)生成鋁是發(fā)生的還原反應(yīng)，鋁元素化合價(jià)降低，分析離子液體成分，結(jié)合電荷守恒分析可知是Al2Cl7-得到電子生成，電極反應(yīng)為：4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlCl4-；

③改用AlCl3水溶液作電解液是溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣，2H++2e-=H2↑