Question

【题目】（1）某课外活动小组同学用如图1装置进行实验，试回答下列问题：

①若开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的______腐蚀，石墨电极上的电极反应式为______．

②若开关K与b连接，则电解反应的化学方程式为______．

（2）该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如2图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念．

①该电解槽的阳极反应式为______．此时通过阴离子交换膜的离子数______（选填“大于”、“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数．

②通电开始后，阴极附近溶液pH______（选填“增大”、“不变”或“减小”）．

③若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为______；已知H2的燃烧热为285.8KJ/mol，则该燃料电池工作产生36g液态H2O时，理论上有______kJ的能量转化为电能．

Answer 1

【答案】吸氧 O2+2H2O+4e-=4OH- 2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 小于 增大 H2+2OH--2e-=2H2O 571.6。

【解析】

（1）①由图1可知，当K与a相连接时形成了原电池，铁为负极，石墨为正极，可确定发生的腐蚀的种类以及电极反应；

②开关K与b连接，形成的是电解池，装置为电解饱和食盐水的装置，即可写出反应方程式；

（2）①由图2可知电解槽阳极失去电子生成O2，通过阴离子交换膜的离子是OH-，通过阳离子交换膜的是Na+，可根据电荷守恒分析；

②通电后，阴极上水得电子生成H2和OH-，可判断溶液的酸碱性；

③氢氧燃料电池负极上H2失电子，可据此写出电极反应式；可根据H2的燃烧热计算反应热。

（1）①由图1可知，当K与a相连接时形成了原电池，铁为负极，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，石墨为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，为铁的吸氧腐蚀；

②开关K与b连接，形成的是电解池，装置为电解饱和食盐水的装置，反应方程式为；2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑；

（2）①由图2可知电解槽阳极失去电子生成O2，电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；阳极OH-放电，SO42-通过阴离子交换膜向阳极移动，阴极H+放电，Na+通过阳离子交换膜向阴极移动，通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数；

②通电后，阴极上水得电子生成H2和OH-，可判断溶液碱性增强，则pH增大；

③氢氧燃料电池负极上H2失电子，可据此写出电极反应为H2+2OH--2e-=2H2O； H2的燃烧热为285.8kJ/mol，即1molH2完全燃烧生成液态水放出的热量为285.8kJ/mol，那么生成36g 液态H2O时放出的热量为571.6 kJ/mol，故理论上有571.6kJ的能量转化为电能。