Question

【題目】為探究原電池和電解池的工作原理，某研究性小組分別用如圖所示裝置進(jìn)行實驗。

（1）甲裝置中，a電極的反應(yīng)式為_______________________________________。

（2）乙裝置中，陰極區(qū)產(chǎn)物為________和_______。

（3）丙裝置是一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器。外接電源a為_______（填“正”或“負(fù)”）極，該裝置內(nèi)，發(fā)生的電解方程式為___________________________________、生成消毒液的方程式為________________________________________________________。

（4）若甲裝置作為乙裝置的電源，一段時間后，甲中消耗氣體與乙中產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為___________（不考慮氣體的溶解）。

（5）某工廠采用電解法處理含Cr2O72-的廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極，槽內(nèi)盛放含鉻廢水，Cr2O72-被還原成為Cr3+，Cr3+在陰極區(qū)生成Cr(OH)3沉淀除去，工作原理如圖:

①寫出電解時陽極的電極反應(yīng)式:______________________________________。

②寫出Cr2O72-被還原為Cr3+的離子方程式：____________________________________。

Answer 1

【答案】H2-2e–+2OH–=2H2O 氫氧化鈉 氫氣 負(fù) 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 3∶4 Fe -2e–= Fe2+ Cr2O72–+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O

【解析】

分析題中甲乙丙裝置圖可知：

甲裝置為氫氧燃料電池，氫氣被氧化作負(fù)極，氧氣被還原作正極；乙裝置為電解池，與正極相連的一極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，與負(fù)極相連的為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)；丙裝置為電解池，電解飽和食鹽水時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氯氣，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和氫氧根，消毒液的主要成分為次氯酸鈉，Cl2和OH–反應(yīng)生成ClO–，故丙裝置的下端為陽極，產(chǎn)生氯氣，由此可知b極為電源正極，a極為電源負(fù)極。

（5）分析題中裝置圖，在電解池的B極產(chǎn)生H2，說明B極發(fā)生還原反應(yīng)，則B極為陰極，H+放電，導(dǎo)致陰極區(qū)pH增大，A極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則鐵被氧化生成Fe2+，繼而將Cr2O72–還原成為Cr3+，Cr3+通過隔膜遷移至陰極區(qū)，與OH–形成Cr(OH)3沉淀而除去。

（1）甲裝置為氫氧燃料電池，a電極通入氫氣為負(fù)極，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，所以電極反應(yīng)式為：H2-2e–+2OH–=2H2O；答案為：H2-2e–+2OH–=2H2O；

（2）乙裝置為電解池，電解飽和食鹽水，根據(jù)電解池原理，陽離子移向陰極，在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，所以陰極區(qū)的產(chǎn)物為NaOH和H2；答案為：氫氧化鈉；氫氣；

（3）根據(jù)分析可知該裝置中發(fā)生電解飽和食鹽水的反應(yīng)，同時陽極產(chǎn)生的氯氣和陰極產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)生成次氯酸鈉，故丙裝置下端為陽極，上端為陰極，即a電極為電源負(fù)極。該裝置內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；答案為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；

（4）若甲裝置作為乙裝置的電源，一段時間后，甲裝置中總反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O，乙裝置中總反應(yīng)為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；若電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，假設(shè)都是4mol，則甲池中消耗氣體：，乙池中產(chǎn)生氣體：，則一段時間后，甲中消耗氣體與乙中產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為3:4；答案為：3:4；

（5）由分析可知，A極為陽極，B極為陰極。則：

①陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Fe-2e–=Fe2+；答案為：Fe-2e–=Fe2+；

②根據(jù)分析可知反應(yīng)過程中Fe2+將Cr2O72–還原為Cr3+，反應(yīng)方程式為：Cr2O72–+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；答案為：Cr2O72–+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。