Question

9．电化学在化学工业有着广泛的应用，
（1）工业冶炼铝的化学方程式是2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（2）工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换法膜法电解提纯．电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图1所示．
①该电解槽的阳极反应式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口B（填写“A”或“B”）导出．
（3）爱迪生蓄电池的反应式为：Fe+NiO₂+2H₂O$?_{充电}^{放电}$Fe（OH）₂+Ni（OH）₂；高铁酸酸钠（Na₂FeO₄）是一种新型净水剂．用下面装置（图2）可以制取少量高铁酸钠．
①此装置中爱迪生蓄电池的负极是a（填“a”或“b”），该电池工作一段时间后必须充电，充电时生成NiO₂的反应类型是氧化反应．
②写出在用电解法制取高铁酸钠时，阳极的电极反应式Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）熔融状态下，电解氧化铝生成铝和氧气；
（2）①用阳离子交换膜电解法除去工业品氢氧化钾溶液中的杂质含氧酸根，相当于电解水，阳极氢氧根离子放电；
②在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K⁺和H⁺通过，这样就在阴极区聚集大量的K⁺和OH^-，从而产生纯的氢氧化钾溶液，所以除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口在阴极区；
（3）①放电时，铁棒作负极，碳棒作正极，据此判断a的电极；失电子的物质发生氧化反应．
②铁失电子和氢氧根离子生成高铁酸根离子和水．

解答 解：（1）工业冶炼铝是利用惰性电极电极熔融氧化铝得到，阳极是氧离子失电子生成氧气，阴极是铝离子得到电子生成铝，反应的化学方程式为2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑，故答案为：2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（2）①用阳离子交换膜电解法除去工业品氢氧化钾溶液中的杂质含氧酸根，相当于电解水，故电解时，阳极：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②在阴极区聚集大量的K⁺和OH^-，从而产生纯的氢氧化钾溶液，除杂后的氢氧化钾溶液从出口B导出，故答案为：B；
（3）①放电时，铁作负极，碳棒作正极，所以放电时a是负极，b是正极；充电时，氢氧化镍失电子生成氧化镍，发生氧化反应．
故答案为：a；氧化反应．
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^-=FeO₄^2-+4H₂O．
故答案为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．

点评 本题考查原电池和电解池原理，为高频考点，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，知道金属的活泼性强弱与冶炼方法的关系，题目难度不大．