Question

2．双隔膜电解池的结构示意简图如图所示，利用铅蓄电池电解Na₂SO₄溶液可以制取H₂SO₄和NaOH，并得到H₂和O₂，．对该装置及其原理判断中，不正确的是（　　）

• A． C₁极电极与铅蓄电池的Pb电极相接，C₂极与铅蓄电池的PbO₂电极相接
• B． 当C₁极产生标准状况下11.2 L气体时，铅蓄电池的负极增重64g
• C． A溶液为氢氧化钠溶液，B溶液为硫酸
• D． 该电解反应的总方程式可以表示为：2Na₂SO₄+6H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂SO₄+4NaOH+O₂↑+2H₂↑

Answer 1

分析 用铅蓄电池电解Na₂SO₄溶液可以制取H₂SO₄和NaOH，并得到H₂和O₂，根据图知，左侧为阳极时，C₁极为阳极、C₂极为阴极，C₁极上H₂O失电子生成O₂和H⁺，所以e气体是O₂，得到的溶液是NaOH溶液；
C₂极上H₂O得电子生成H₂和OH^-，所以b气体是H₂，B溶液是H₂SO₄，
A．阳极与电源正极相连、阴极与电源负极相连；
B．铅蓄电池负极上Pb失电子和SO₄^2-反应生成PbSO₄，负极增加的质量为SO₄^2-质量，根据转移电子守恒计算铅蓄电池负极增加质量；
C．A是NaOH溶液、B为硫酸；
D．电解时阳极上生成O₂和硫酸、阴极上生成H₂和NaOH．

解答 解：用铅蓄电池电解Na₂SO₄溶液可以制取H₂SO₄和NaOH，并得到H₂和O₂，根据图知，左侧为阳极时，C₁极为阳极、C₂极为阴极，C₁极上H₂O失电子生成O₂和H⁺，所以e气体是O₂，得到的溶液是NaOH溶液；
C₂极上H₂O得电子生成H₂和OH^-，所以b气体是H₂，B溶液是H₂SO₄，
A．阳极与电源正极相连、阴极与电源负极相连，铅蓄电池中Pb是负极、PbO₂是正极，C₁极为阳极、C₂极为阴极，所以C₁极电极与铅蓄电池的Pb电极相接，C₂极与铅蓄电池的PbO₂电极相接，故A正确；
B．铅蓄电池负极上Pb失电子和SO₄^2-反应生成PbSO₄，负极增加的质量为SO₄^2-质量，
当C₁极产生标准状况下11.2 L气体时，转移电子物质的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$×4=2mol，负极反应式为Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，根据转移电子守恒得参加反应的n（SO₄^2-）=$\frac{2mol}{2}×1$=1mol，则负极增加的质量m（SO₄^2-）=1mol×96g/mol=96g，故B错误；
C．通过以上分析知，A是NaOH溶液、B为硫酸，故C正确；
D．电解时阳极上生成O₂和硫酸、阴极上生成H₂和NaOH，所以电池反应式为2Na₂SO₄+6H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H₂SO₄+4NaOH+O₂↑+2H₂↑，故D正确；
故选B．

点评 本题考查原电池和电解池原理，为高频考点，明确电解池中各个电极上发生的反应、生成气体成分及溶液成分是解本题关键，侧重考查学生分析计算能力，易错选项是B，注意Pb电极放电过程中增加质量为硫酸根离子质量，题目难度不大．