题目内容
【题目】(1)海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如下：
成分 | 含量/(mg/L) | 成分 | 含量/(mg/L) |
Cl- | 18980 | Ca2+ | 400 |
Na+ | 10560 |
| 142 |
| 2560 | Br- | 64 |
Mg2+ | 1272 |
电渗析法淡化海水示意图如图所示，其中阴(阳) 离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。
①电解氯化钠溶液的离子方程式_____。
②电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理 解释原因_____。 在阴极附近产生少量白色沉淀，其成分有_________和CaCO3。
③淡水的出口为_________(填“a”、“b”或“c”)；a 出口物质为_____(填化学式)。
④若用下面燃料电池为电源电解 100mL1molL－1 氯化钠溶液，当电池消耗0.00025 molO2 时，常温下，所得溶液的 pH 为__________(忽略反应前后溶液体积变化)
(2)如图Ⅰ是氢氧燃料电池(电解质为 KOH 溶液)的结构示意图，
①Ⅰ中通入O2的一端为电池的_____极。 通入H2的一端的电极反应式_________
②若在Ⅱ中实现锌片上镀铜，则 b 的电极材料是_____，N 溶液为_____溶液。
③若在Ⅱ中实现 Cu+H2SO4= CuSO4+H2↑，则a 极的反应式是_____，N 溶液为 _____溶液。
(3)工业上用 Na2SO3 溶液吸收 SO2，过程中往往得到 Na2SO3 和 NaHSO3的混合溶液，溶液 pH 随 n(
):n(
) 变化关系如下表：
n( | 91：9 | 1：1 | 9：91 |
pH | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
当吸收液的 pH 降至约为 6 时，送至电解槽再生。再生示意图如下，结合图示回答：
①在阳极放电的电极反应式是_____。
②当阴极室中溶液 pH升至 8 以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理：_____。
【答案】2Cl-+ 2H2O
2OH-+H2↑+ Cl2↑ H+得电子生成H2，H+浓度减小，促使水的电离平衡向着电离方向移动，OH-浓度增大 Mg(OH)2 b NaOH 12 正 H2-2e-+2OH-=2H2O 锌 CuSO4 Cu-2e-= Cu2+ 稀H2SO4 H2O+HSO3--2e-= SO42-+3H+ 阴极室H+放电，产生OH－，OH－和HSO3－反应，生成SO32－，Na+通过阳离子交换膜进入阴极室，Na2SO3溶液吸收SO2，又得到Na2SO3和NaHSO3的混合溶液，实现循环利用和再生
【解析】
氯化钠溶液中含Na+、Cl-、H+、OH-,根据放电顺序Cl-、H+优先失电子分析产物，书写离子方程式，也因为H+减少会引起水的电离平衡向着电离方向移动，OH-浓度增大，阴极区碱性增强，进而除去Ca2+、Mg2+，则阴极室a出口为NaOH，因电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，则淡水出口为b，原电池电解池组合电路中整个电路中转移的电子数目相同，得出关系式进行计算；组合电路中b与电源负极相连，为阴极，得电子，a与电源正极相连，为阳极，失电子，根据题目给出信息判断得失电子情况，确定其位置进行作答；吸收液再生循环原理根据电解池工作原理，结合图示进行分析。
(1)①氯化钠溶液中含Na+、Cl-、H+、OH-，电解时阳极Cl-失电子生成Cl2，阴极H+得电子生成H2，电解氯化钠溶液的离子方程式为：2Cl-+ 2H2O2OH-+H2↑+ Cl2↑；
②由①可知，电解过程中阴极H+得电子生成H2，导致溶液中H+浓度减小，促使水的电离平衡向着电离方向移动，溶液中OH-浓度增大，碱性增强；因为OH-浓度增大，会与Mg2+生成Mg(OH)2白色沉淀，同时还能与HCO3-反应生成CO32-，CO32-与Ca2+生成CaCO3，故阴极附近产生的白色沉淀有Mg(OH)2和CaCO3；
③电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，则淡水出口为b，Ca2+、Mg2+在阴极生成沉淀被除去，故a出口的物质为NaOH；
④当电池消耗0.00025molO2时，根据得失电子守恒和化学计量数得出关系：
O2～4e-～2H2～4NaOH，则生成n(NaOH)= 0.00025mol×4=0.001mol, c(OH-)= c(NaOH)= 0.001mol/0.1L=0.01 mol/L,常温下c(H+)=KW/ c(OH-)=10-12 mol/L, pH=12；
(2)①氢氧燃料电池，O2得电子，从正极通入，H2失电子，从负极通入，电解质溶液为KOH溶液，故电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O；
②锌片上镀铜，则锌被保护，为阴极，铜被消耗，为阳极，b与电源负极相连，为阴极，故b的电极材料是锌，Cu2+得电子，N溶液为CuSO4溶液；
③a与电源正极相连，为阳极，Cu+H2SO4= CuSO4+H2↑，Cu失去电子作阳极，电极反应式为：Cu-2e-= Cu2+，N溶液为稀H2SO4；
(3)①由图可知，HSO3-在阳极失电子得到SO42-，故电极反应式为HSO3--2e-= SO42-+H+；
②阴极H+得电子生成H2，OH-浓度增大，Na+通过阳离子交换膜进入阴极室，则阴极室产生的物质为NaOH，NaOH用于吸收SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，将混合溶液进行电解，又可以得到NaOH吸收液，实现循环利用和再生。
