Question

11．电解原理在工业生产中有广泛的应用．
（1）如图为离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图，下列说法不正确的是ABDEF．
A．直流电源的左侧为负极
B．从E口逸出的气体是H₂
C．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
D．从C口出来的溶液为NaOH溶液
E．每生成22.4L Cl₂，便产生2mol NaOH
F．粗盐水中含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等离子，精制时先加Na₂CO₃溶液
G．该离子交换膜为阳离子交换膜
（2）双氧水是一种重要的绿色试剂，工业上可采取电解较稀浓度的硫酸来制取双氧水（H₂O₂只为还原产物），其电解的化学方程式为：3H₂O+3O₂$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$O₃+3H₂O₂．则阳极的电极反应式为3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺，阴极的电极反应式为O₂+2e^-+2H⁺=H₂O₂．
（3）高铁酸钾（K₂FeO₄）易溶于水，具有强氧化性，是一种新型水处理剂．工业上用如下方法制备高铁酸钾：以Fe₂O₃为阳极电解KOH溶液．
①高铁酸钾溶液长时间放置不稳定，会产生红色絮状物质及气泡，则该过程的离子方程式为4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．
②电解制高铁酸钾时阳极的电极反应式为Fe₂O₃+10OH^--6e^-=2FeO₄^2-+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据电解池中的阳离子移向阴极，因此右边电极是阴极，氢离子得电子生成氢气，同时OH^-离子剩余；氯离子在左侧阳极失电子生成氯气，所以直流电源的右侧为负极，左侧为正极，据此分析判断；
（2）根据3H₂O+3O₂$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$O₃+3H₂O₂知阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应来书写；
（3）①根据电子得失知二者的比为4：3，书写离子方程式；
②Fe₂O₃作阳极制得的高铁酸钾，电极反应为：Fe₂O₃+10OH^--6e^-=2FeO₄^2-+5H₂O．

解答 解：（1）电解池中的阳离子移向阴极，因此右边电极是阴极，生成氢气，OH^-离子在右侧生成，氯气在左侧生成，直流电源的右侧为负极，A、B错误，C正确，从D口出来的溶液为NaOH溶液，D错误，由于没有给出氯气所处的外界条件，则不能根据其体积求算物质的量，E错误，粗盐水中含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等离子，精制时氯化钡加在Na₂CO₃溶液之前，这样过量的氯化钡可被碳酸钠除去，F错误，G正确；故选：ABDEF；
（2）因为总反应为3H₂O+3O₂$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$O₃+3H₂O₂，又阳极发生氧化反应，电极反应式为3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺，阴极发生还原反应，电极反应式为O₂+2e^-+2H⁺=H₂O₂，故答案为：3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺，O₂+2e^-+2H⁺=H₂O₂；
（3）①因为高铁酸钾溶液长时间放置不稳定，会产生红色絮状物质及气泡知生成氢氧化铁和氧气，由电子得失知二者的比为4：3，则反应的离子方程式是4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，故答案为：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑；
②Fe₂O₃作阳极制得的高铁酸钾，电极反应为：Fe₂O₃+10OH^--6e^-=2FeO₄^2-+5H₂O，故答案为：Fe₂O₃+10OH^--6e^-=2FeO₄^2-+5H₂O．

点评 本题是对电解原理综合知识的考查，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大，根据电子、离子流向判断电池的正负极和电解池的阴阳极，根据氧化还原反应得失电子相等配平化学方程式．