Question

10．电解Na₂SO₃溶液，可再生NaOH，同时得到H₂SO₄，其原理如图所示（电极材料为石墨）．下列说法正确的是（　　）

• A． 电解过程中若消耗12.6gNa₂SO₃，则阴极区变化的质量为4.4g （假设该过程中所有液体进出口密闭）
• B． b放电的电极反应式为SO₃^2-+H₂O-e^-═SO₄^2-+2H⁺
• C． 电子由a经内电路流向b电极
• D． 图中b极连接电源的正极，C 口流出的物质是亚硫酸

Answer 1

分析 依据电解质溶液中阴阳离子的移动方向判断电极，阳离子移向阴极，a为阴极，b为阳极，SO₃^2-在阳极失去电子变成SO₄^2-，可能伴有氢氧根离子放电生成氧气，所以C口流出的物质是H₂SO₄，阴极区放电离子为氢离子生成氢气，
A．依据电子守恒和电极反应计算，阳极电极反应式为SO₃^2--2e^-+H₂O═SO₄^2-+2H⁺，阴极电极反应式为2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，电解过程中若消耗12.6gNa₂SO₃，物质的量=$\frac{12.6g}{126g/mol}$=0.1mol，电子转移总数0.2mol，在阴极发生反应：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，放出氢气0.1 mol，质量减轻0.2 g，同时移向该区域0.2 mol的Na⁺；
B．b为阳极，SO₃^2-在阳极失去电子变成SO₄^2-；
C．电子不能通过电解质溶液；
D．依据电解质溶液中阴阳离子的移动方向判断电极，阳离子移向阴极，a为阴极，b为阳极，SO₃^2-在阳极失去电子变成SO₄^2-，可能伴有氢氧根离子放电生成氧气，所以C口流出的物质是H₂SO₄．

解答 解：A．依据电子守恒和电极反应计算，阳极电极反应式为SO₃^2--2e^-+H₂O═SO₄^2-+2H⁺，阴极电极反应式为2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，电解过程中若消耗12.6gNa₂SO₃，物质的量=$\frac{12.6g}{126g/mol}$=0.1mol，电子转移总数0.2mol，在阴极发生反应：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，放出氢气0.1 mol，质量减轻0.2 g，同时移向该区域0.2 mol的Na⁺，则阴极区变化的质量=0.2mol×23g/mol-0.2g=4.4g，故A正确；
B．b为阳极，SO₃^2-在阳极失去电子变成SO₄^2-，阳极电极反应式为SO₃^2--2e^-+H₂O═SO₄^2-+2H⁺，故B错误；
C．电子不能通过电解质溶液，应是沿外电路a流向b，故C错误；
D．阴极区放电离子为氢离子生成氢气，阴极电极反应式为2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，A口出来的是氢气，b极应接电源正极，阳极电极反应式为SO₃^2--2e^-+H₂O═SO₄^2-+2H⁺，所以A口放出的物质是氢气，从C口流出的是浓度较大的硫酸，故D错误；故选A．

点评 本题考查了电解的原理，明确电解池工作原理是解题关键，根据阴阳离子的移动方向判断电极，注意电解质电极判断的方法和电极反应式书写注意问题为易错点，题目难度中等．