Question

如图是以铅蓄电池为电源，模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图（C、D均为石墨电极）．已知：铅蓄电池在放电时发生下列电极反应：负极Pb+SO₄^2--2e^-═PbSO₄
正极PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O
（1）请写出电解饱和食盐水的化学方程式

 

．
（2）若在电解池中C极一侧滴酚酞试液，电解一段时间后未呈红色，说明铅蓄电池的A极为

 

极．
（3）用铅蓄电池电解1L饱和食盐水（食盐水足量、密度为1.15g/cm³）时，
①若铅蓄电池消耗H₂SO₄2mol，则可收集到H₂的体积（标准状况下）为

 

 L．
②若消耗硫酸amol，电解后除去隔膜，所得溶液中NaOH的质量分数表达式为（假设氯气全部排出）

 

 （用含a的代数式表示）．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）惰性电极电极饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，原子守恒配平写出；
（2）电解池中C极一侧滴2滴酚酞试液、电解一段时间后，未呈红色说明C电极为阳极，电源A为正极；
（3）①依据电解氯化钠生成氯气电极反应计算转移电子物质的量；
②依据铅蓄电池和电解池中电子转移守恒计算；
③依据铅蓄电池电极反应计算消耗硫酸转移电子，电解过程中电子守恒，根据电解氯化钠溶液的化学方程式计算电解后溶液中溶质和溶液质量得到氢氧化钠的质量分数；

解答： 解：（1）惰性电极电极饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，反应的化学方程式为：2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，
故答案为：2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
（2）电解池中C极一侧滴2滴酚酞试液、电解一段时间后，未呈红色说明C电极为阳极，D为阴极，电源A为正极，故答案为：正极；
（3）①蓄电池消耗H₂SO₄ 2mol，依据电极反应PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，消耗2mol硫酸电子转移2mol，电解食盐水阴极电极反应2H⁺+2e^-=H₂↑转移电子2mol生成氢气1mol，标准状况体积为22.4L，则可收集到H₂的体积22.4L，
故答案为：22.4；
②依据电极反应PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，消耗amol硫酸电子转移amol，2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，反应中转移电子2mol，生成氢氧化钠物质的量为2mol，消耗amol硫酸电子转移amol，生成氢氧化钠amol，氢气0.5amol，氯气0.5amol，得到氢氧化钠溶液的质量分数=

40a

1000×1.15- a 2 (71+2)

×100%，
故答案为：

40a

1000×1.15- a 2 (71+2)

×100%．

点评：本题考查了原电池，电解池电极分析判断，电极反应中电子守恒计算应用，注意电子守恒的分析判断是解题关键，题目难度中等．