Question

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

（1）圖1中，為了減緩海水對鋼閘門A的腐蝕，材料B可以選擇b（填字母序號）．
a．碳棒        b．鋅板       c．銅板
該電化學保護方法的名稱是犧牲陽極的陰極保護法．
（2）圖2中，鋼閘門C為陰極，用氯化鈉溶液模擬海水進行實驗，D為石墨塊，總反應的離子方程式為．
（3）有關上述實驗，下列說法正確的是B．
A．溶液中Na⁺向D極移動
B．從D極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍
C．反應一段時間后加適量鹽酸可恢復到電解前電解質(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制取H₂、O₂、H₂SO₄和KOH．
①該電解槽的陽極反應方程式為． 此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于（填“大于”“小于”或“等于”）通過陽離子交換膜的離子數(shù)．
②制得的氫氧化鉀溶液從出口D（填“A”、“B”、“C”或“D”）導出．
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，則該電池的負極電極方程式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，若B極產(chǎn)生標準狀況下22.4L氣體，則理論上需要通入0.5  mol CH₄．
④電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強，用平衡移動原理解釋原因H⁺在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動，使c（OH^-）＞c（H⁺），所以陰極區(qū)堿性明顯增強．

Answer 1

分析 （1）形成原電池時，F(xiàn)e作正極被保護；該電化學保護方法的名稱是 犧牲陽極的陰極保護法；
（2）Fe作陰極被保護，則鋼閘門C做陰極；離子總反應式為：2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（3）A、電解過程中陽離子向陰極移動；
B、A電極為陽極，從A極處逸出的氣體是氯氣；
C、恢復到電解前電解質(zhì)的濃度，”出什么加什么“的原則分析；
（4）①該電解槽的陽極反應方程式為氫氧根離子放電，生成氧氣，電極反應式為：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)；
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導出；
③負極發(fā)生氧化反應，則該電池的負極電極方程式為 CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，B極產(chǎn)生氧氣，在標準狀況下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電解過程中陰極區(qū)是氫離子放電生成氫氣，導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．

解答 解：（1）形成原電池時，F(xiàn)e作正極被保護，則要選擇活潑性比Fe強的金屬作負極，所以選鋅； 該電化學保護方法的名稱是犧牲陽極的陰極保護法；
故答案為：b；犧牲陽極的陰極保護法；
（2）Fe作陰極被保護，則鋼閘門C做陰極；離子總反應式為：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、電解過程中陽離子向陰極移動，B為陰極，溶液中Na⁺向，B極移動，故A錯誤；
B、A生成氯氣，能使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍，故B正確；
C、反應一段時間后加適量HCl氣體，可恢復到電解前電解質(zhì)的濃度，不是加入鹽酸，故C錯誤；
故答案為：B；
（4）①該電解槽的陽極反應方程式為氫氧根離子放電，生成氧氣，電極反應式為：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氫氧化鉀是陰極產(chǎn)生，所以制得的氫氧化鉀溶液從出口 D導出，故選D；
③負極發(fā)生氧化反應，則該電池的負極電極方程式為 CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，B極產(chǎn)生氧氣，在標準狀況下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電解過程中陰極區(qū)是氫離子放電生成氫氣，導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，故答案為：H⁺在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動，使c（OH^-）＞c（H⁺），所以陰極區(qū)堿性明顯增強．

點評 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式的書寫時，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)．