Question

14．天然矿物芒硝化学式为Na₂SO₄•10H₂O，为无色晶体，易溶于水．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）该电解槽的阴极电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑．
此时通过阴离子交换膜的离子数小于（填“大于”、“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数．
（2）所得到的浓氢氧化钠溶液从出口（填“A”、“B”、“C”或“D”）D导出．
（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，则该电池负极的电极反应式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）电解时，阴极上氢离子得电子发生还原反应；根据阴阳离子的移动方向，通过相同电量时，阴阳离子交换的个数判断．
（2）根据氢氧化钠生成的电极判断导出口．
（3）燃料原电池中，负极上还原剂失电子发生氧化反应，写出相应的电极反应式，注意结合电解质溶液的酸碱性书写．

解答 解：（1）电解时，阴极上氢离子得电子发生还原反应，溶反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑；阳极氢氧根离子放电，因此硫酸根离子向阳极移动，阴极氢离子放电，因此钠离子向阴极移动，所以通过相同电量时，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．
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；小于；
（2）浓氢氧化钠溶液在阴极生成，所以在D口导出；故答案为：D；
（3）燃料原电池中，燃料在负极上失电子发生氧化反应，所以氢气在负极上失电子于氢氧根结合生成水，电极反应式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
故答案为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，难度不大，注意燃料原电池电极反应式的书写时，要根据电解质溶液的酸碱性确定生成的离子或物质．