Question

9．化工生产的副产氢也是氢气的来源．电解法制取有广泛用途的Na₂FeO₄，同时获得氢气：Fe+2H₂O+2OH^-$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$FeO₄^2-+3H₂↑，工作原理如图1所示．装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO₄^2-，镍电极有气泡产生．若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质．已知：Na₂FeO₄只在强碱性条件下稳定，易被H₂还原．

（1）电解一段时间后，c（OH^-）降低的区域在阳极室（填“阴极室”或“阳极室”）
（2）电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为防止Na₂FeO₄与H₂反应使产率降低．
（3）c（Na₂FeO₄）随初始c（NaOH）的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c（Na₂FeO₄）低于最高值的原因：M点：c（OH^-）低，Na₂FeO₄稳定性差，且反应慢（或N点：c（OH^-）过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na₂FeO₄产率降低）．

Answer 1

分析 （1）根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少；
（2）氢气具有还原性，根据题意Na₂FeO₄只在强碱性条件下稳定，易被H₂还原．电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na₂FeO₄与H₂反应使产率降低；
（3）根据题意Na₂FeO₄只在强碱性条件下稳定，在M点，c（OH^-）低，Na₂FeO₄稳定性差，且反应慢，在N点：c（OH^-）过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na₂FeO₄产率降低．

解答 解：（1）根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c（OH^-）降低的区域在阳极室，
故答案为：阳极室；
（2）氢气具有还原性，根据题意Na₂FeO₄只在强碱性条件下稳定，易被H₂还原．电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na₂FeO₄与H₂反应使产率降低，
故答案为：防止Na₂FeO₄与H₂反应使产率降低；
（3）根据题意Na₂FeO₄只在强碱性条件下稳定，在M点，c（OH^-）低，Na₂FeO₄稳定性差，且反应慢，在N点：c（OH^-）过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na₂FeO₄产率降低，
故答案为：M点：c（OH^-）低，Na₂FeO₄稳定性差，且反应慢（或N点：c（OH^-）过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na₂FeO₄产率降低）．

点评 本题考查电解池原理，明确各个电极上发生的反应是解本题关键，注意阳极发生的反应，题目难度中等．