题目内容

14.电化学技术在日常生活、化工生产、环境保护等方面都有重要研究和应用.

(1)有学者想以图1所示装置将CO2转化为重要的化工原料甲醇,电解质为稀硫酸,特殊电极材料不参与反应.A为CO2,B为H2,电池总反应式为CO2+3H2═CH3OH+H2O,
①正极反应式为CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O;
②反应时溶液中H+通过质子膜向左(填“左”或“右”)槽移动;
(2)高铁酸酸钠(Na2FeO4)是一种新型净水剂,用电解法可以直接制取高铁酸钠,电解装置如图2所示.
①a为电池负极(填“正”或“负”);
②阳极的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O;
③当制得99.6g高铁酸钠时,阳极区OH-的变化量为1.2mol;
④你认为高铁酸钠作为一种新型净水剂的理由可能是AC.
A.高铁酸钠具有强氧化性,能消毒杀菌
B.高铁酸钠溶于水形成一种胶体,具有较强的吸附性
C.高铁酸钠在消毒杀菌时被还原生成Fe3+,水解产生氢氧化铁胶体能吸附悬浮杂质.

分析 (1)①正极上是二氧化碳得电子发生还原反应,在氢离子参与下生成甲醇与水;
②阳离子称向电池的正极;
(2)①电解时,铁棒作负极发生氧化反应才可能生成Na2FeO4,则碳棒作正极,据此判断a的电极;
②铁失电子和氢氧根离子生成高铁酸根离子和水;
③99.6g高铁酸钠的物质的量为0.6mol,根据阳极的电极反应式进行计算;
④高铁酸根离子有强氧化性,被还原生成的三价铁离子能发生生成胶体,胶体具有吸附性.

解答 解:(1)①A为CO2,B为H2,电池总反应式为CO2+3H2=CH3OH+H2O,正极上是二氧化碳得电子发生还原反应,在氢离子参与下生成甲醇与水,电极反应式为CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O,
故答案为:CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O;
②阳离子称向电池的正极,所以H+通过质子膜向正极,充入A(二氧化碳)的一极为正极,即H+通过质子膜向左槽移动,
故答案为:左;
(2)①电解时,铁棒作阳极发生氧化反应才可能生成Na2FeO4,则碳棒作阴极,则与阴极相连的a是电源的负极,
故答案为:负;
②阳极上铁失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水,离子方程式为:Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O,
故答案为:Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O;
③99.6g高铁酸钠的物质的量为0.6mol,根据阳极的电极反应式Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O可知,每产生1mol高铁酸根离子,要失去6mol电子,此时从阴极转移6mol氢氧根离子,同时反应中消耗8mol氢氧化根,所以阳极区OH-的变化量为2mol,所以生成0.6mo高铁酸钠,阳极区OH-的变化量为1.2mol,
故答案为:1.2;
④高铁酸钠具有强氧化性,所以能杀菌消毒;高铁酸钠能被还原生成铁离子,铁离子能水解生成氢氧化铁胶体,胶体具有吸附性,能吸附悬浮杂质,所以能净水,
故答案为:AC.

点评 本题考查了电解原理和原电池原理,为高考热点问题,难点是图象分析,正确判断各个电极上发生的反应是解本题关键,难点是电极反应式的书写,题目难度中等.

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