Question

【題目】H2在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中有著重要的作用。

I．（1）工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法制取H2，該反應(yīng)的離子方程式為___________。

（2）下圖是為LiBH4/MgH2體系放氫焓變示意圖，

則由LiH、B與H2反應(yīng)得到LiBH4的熱化學(xué)方程式為_________。

Ⅱ．高鐵酸鈉（Na2FeO4）是一種新型多功能材料，工業(yè)上Na2FeO4制備方法是以純鐵棒與石墨電極為工作電極，用有隔膜的電解槽（如圖所示），電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉，化學(xué)方程式為：Fe+2NaOH+2H2O= Na2FeO4+2H2↑

（3）A為電源_______極（填“正”或“負(fù)”)，鐵電極_____（填“能”或“不能”）換成石墨電極。

（4）石墨電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為______。

（5）電解過(guò)程中可能存在副產(chǎn)物，左池有時(shí)會(huì)生成紅褐色沉淀，此時(shí)只要加大電流強(qiáng)度，就可以使紅褐色沉淀繼續(xù)電解，轉(zhuǎn)化為FeO42-，該過(guò)程的電極反應(yīng)式為____

Ⅲ．（6）利用甲醇燃料電池進(jìn)行電解的裝置如圖，其中A、B、D均為石墨電極，C為銅電極。工作一段時(shí)間后斷開(kāi)K，此時(shí)A、B兩極上生成等物質(zhì)的量的氣體。

乙中B電極為_____（填“陰極”或“陽(yáng)極”），該電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為__________。

Answer 1

【答案】2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ 2LiH(s)+2B(s)+3H2(g)====2LiBH4(s)△H=-200kJ·mol-1 正 不能 H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH- Fe(OH)3-3e-+5OH-==FeO42-+4H2O 陰極 2. 24 L

【解析】

(1)工業(yè)用電解飽和食鹽水的方法制取NaOH，同時(shí)生成H2和Cl2；

(2)由圖可知：2LiBH4(s)+MgH2(s)=2LiH(s)+2B(s)+MgH2(s)+3H2(g)△H=+200 kJmol-1，據(jù)此分析解答；

(3)用石墨、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4)，原理是鐵失電子生成還原性的離子，然后被氧化，最終生成高鐵酸鈉；

(4)電解池中，在陰極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；

(5)根據(jù)信息：紅褐色沉淀繼續(xù)電解，轉(zhuǎn)化為FeO42-，據(jù)此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)；

(6)甲為原電池，通入甲醇的電極為負(fù)極、通入氧氣的電極為正極，則AC為陽(yáng)極、BD為陰極。B電極為陰極，工作一段時(shí)間后，斷開(kāi)K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，則B的電極反應(yīng)為：Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，A電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為：4OH--4e-=2H2O+O2↑，根據(jù)得失電子守恒列式計(jì)算。

I．(1)工業(yè)用電解飽和食鹽水的方法制取NaOH，同時(shí)生成H2和Cl2，化學(xué)方程式為：2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑，故答案為：2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑；

(2)由圖可知：2LiBH4(s)+MgH2(s)=2LiH(s)+2B(s)+MgH2(s)+3H2(g) △H=+200 kJmol-1①，2LiBH4(s)+MgH2(s) =2LiBH4(s)+Mg(s)+H2(g) △H=+76 kJmol-1②，2LiBH4(s)+MgH2(s) =2LiH(s)+MgB2(s)+4H2(g) △H=+183 kJmol-1③，依據(jù)①得到2LiH(s)+2B(s)+3H2(g) ═2LiBH4(s) △H=-200kJmol-1，故答案為：2LiH(s)+2B(s)+3H2(g) ═2LiBH4(s) △H=-200kJmol-1；

Ⅱ．(3)用石墨、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4)，鐵失電子生成高鐵酸鈉，則鐵作陽(yáng)極，石墨作陰極，所以A是電源的正極，B是負(fù)極，如果不用金屬鐵做陽(yáng)極，則不會(huì)產(chǎn)生還原性的亞鐵離子，不能獲得高鐵酸根離子，故鐵電極不能換成石墨電極，故答案為：正極；不能；

(4)鐵作陽(yáng)極，石墨作陰極，在陰極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，溶液中的氫離子放電，即2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故答案為：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

(5)左池會(huì)生成紅褐色沉淀氫氧化鐵，加大電流強(qiáng)度，就可以使紅褐色沉淀繼續(xù)電解，轉(zhuǎn)化為FeO42-，發(fā)生反應(yīng)：Fe(OH)3-3e-+5OH-═FeO42-+4H2O，故答案為：Fe(OH)3-3e-+5OH-═FeO42-+4H2O；

(6)甲為原電池，通入甲醇的電極為負(fù)極、通入氧氣的電極為正極，則AC為陽(yáng)極、BD為陰極。乙中B電極為陰極，溶液中銅離子析出，工作一段時(shí)間后，斷開(kāi)K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，說(shuō)明銅離子放電后，溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，設(shè)生成氣體物質(zhì)的量為x，溶液中銅離子物質(zhì)的量為0.1mol，Cu2++2e-=Cu，轉(zhuǎn)移電子0.2mol，2H++2e-=H2↑，轉(zhuǎn)移電子2x，即陰極共轉(zhuǎn)移電子0.2 mol +2x；A電極為陽(yáng)極，溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣，4OH--4e-=2H2O+O2↑，轉(zhuǎn)移電子4x；根據(jù)得失電子守恒得到：0.2mol+2x=4x，解得：x=0.1mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，生成氫氣的體積V=nVm=0.1mol×22.4L/mol=2.24L，故答案為：陰極；2.24L。