Question

11．用惰性电极电解物质的量比为2：1的NaCl与NaHCO₃混合溶液，溶液pH变化如图1所示．
（1）在0→t₁时间内，两个电极上的电极反应式为：
阳极2Cl^--2e^-=Cl₂↑    阴极2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-
（2）用离子方程式表示：a点pH＞7原因：NaHCO₃中HCO₃^-水解能力大于电离能力而导致溶液呈碱性
0→t₁时间内，溶液pH升高比较缓慢的原因：碳酸钠水解能力大于碳酸氢钠导致溶液碱性增强但水解程度仍然不大
（3）从原溶液中溶质数量变化角度上看，t₁时刻的意义是：说明该时刻生成的NaOH恰好将NaHCO₃完全转化为Na₂CO₃，溶液中的溶质为NaCl、Na₂CO₃
（4）有人利用电解原理开发出了一种家用“84”消毒液（有效成分为NaClO）发生器（构造如图2），在制备该消毒液时，a电极应该连接在电源的负极上，电极反应式为：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-
若两个电极一种是铁、一种是石墨，则b极材料是石墨，电极反应式为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

Answer 1

分析 （1）在0→t₁时间内，阳极上Cl^-放电生成Cl₂，阴极上H₂O放电生成H₂，同时阴极附近有OH^-生成，阴极附近发生的反应为OH^-+HCO₃^-=CO₃^2-+H₂O，导致溶液pH升高；
（2）a点溶液中溶质为NaCl与NaHCO₃，NaHCO₃中HCO₃^-水解能力大于电离能力而导致溶液呈碱性；0→t₁时间内，生成的OH^-和HCO₃^-反应生成CO₃^2-，碳酸钠水解能力大于碳酸氢钠导致溶液碱性增强但水解程度仍然不大；
（3）0→t₁时间内，溶液中的溶质先是NaCl与NaHCO₃，随着电解的进行，溶液中n（NaCl）、n（NaHCO₃）减少、n（Na₂CO₃）增加，t₁时刻时，生成的NaOH恰好将NaHCO₃完全转化为Na₂CO₃；
（4）电解氯化钠溶液制取NaClO溶液，阳极上生成Cl₂，阴极上生成H₂，同时阴极附近有NaOH生成，生成的Cl₂和NaOH反应生成NaClO，为了Cl₂和NaOH充分接触，生成的Cl₂应该通过溶液和NaOH反应，所以b电极上生成Cl₂，a电极上生成H₂，阳极上应该用石墨作电极，阴极上用Fe作电极．

解答 解：（1）在0→t₁时间内，阳极上Cl^-放电生成Cl₂，阴极上H₂O放电生成H₂，同时阴极附近有OH^-生成，阴极附近发生的反应为OH^-+HCO₃^-=CO₃^2-+H₂O，导致溶液pH升高，阳极、阴极反应式分别为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑、2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；（2）a点溶液中溶质为NaCl与NaHCO₃，NaHCO₃中HCO₃^-水解能力大于电离能力而导致溶液呈碱性，所以溶液的pH＞7；0→t₁时间内，生成的OH^-和HCO₃^-反应生成CO₃^2-，碳酸钠水解能力大于碳酸氢钠导致溶液碱性增强但水解程度仍然不大，所以0→t₁时间内，溶液pH升高比较缓慢，
故答案为：NaHCO₃中HCO₃^-水解能力大于电离能力而导致溶液呈碱性；碳酸钠水解能力大于碳酸氢钠导致溶液碱性增强但水解程度仍然不大；
（3）0→t₁时间内，溶液中的溶质先是NaCl与NaHCO₃，随着电解的进行，溶液中n（NaCl）、n（NaHCO₃）减少、n（Na₂CO₃）增加，t₁时刻时，生成的NaOH恰好将NaHCO₃完全转化为Na₂CO₃，溶液中的溶质为NaCl、Na₂CO₃，
故答案为：说明该时刻生成的NaOH恰好将NaHCO₃完全转化为Na₂CO₃，溶液中的溶质为NaCl、Na₂CO₃；
（4）电解氯化钠溶液制取NaClO溶液，阳极上生成Cl₂，阴极上生成H₂，同时阴极附近有NaOH生成，生成的Cl₂和NaOH反应生成NaClO，为了Cl₂和NaOH充分接触，生成的Cl₂应该通过溶液和NaOH反应，所以b电极上生成Cl₂，a电极上生成H₂，阳极上应该用石墨作电极，阴极上用Fe作电极，则a是阴极、b是阳极，
a连接电源负极、b连接电源正极，a电极反应式为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，b电极材料是石墨，电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案为：负；2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；石墨；2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

点评 本题考查了电解原理，为高频考点，明确各个电极上发生的反应是解本题关键，难点是判断（4）题中阴阳极，要结合生产实际分析解答，易错点是电极反应式的书写，题目难度中等．