Question

16．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛．

（1）图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择b（填字母序号）．
a．碳棒        b．锌板       c．铜板
该电化学保护方法的名称是牺牲阳极的阴极保护法．
（2）图2中，钢闸门C为阴极，用氯化钠溶液模拟海水进行实验，D为石墨块，总反应的离子方程式为．
（3）有关上述实验，下列说法正确的是B．
A．溶液中Na⁺向D极移动
B．从D极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C．反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
（4）模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，可用如图3装置电解硫酸钾溶液来制取H₂、O₂、H₂SO₄和KOH．
①该电解槽的阳极反应方程式为． 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制得的氢氧化钾溶液从出口D（填“A”、“B”、“C”或“D”）导出．
③若采用CH₄燃料电池（石墨为电极，KOH为电解质溶液）为电源，则该电池的负极电极方程式为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，若B极产生标准状况下22.4L气体，则理论上需要通入0.5  mol CH₄．
④电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因H⁺在阴极附近放电，引起水的电离平衡向右移动，使c（OH^-）＞c（H⁺），所以阴极区碱性明显增强．

Answer 1

分析 （1）形成原电池时，Fe作正极被保护；该电化学保护方法的名称是 牺牲阳极的阴极保护法；
（2）Fe作阴极被保护，则钢闸门C做阴极；离子总反应式为：2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（3）A、电解过程中阳离子向阴极移动；
B、A电极为阳极，从A极处逸出的气体是氯气；
C、恢复到电解前电解质的浓度，”出什么加什么“的原则分析；
（4）①该电解槽的阳极反应方程式为氢氧根离子放电，生成氧气，电极反应式为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑； 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；
②氢氧化钾是阴极产生，所以制得的氢氧化钾溶液从出口 D导出；
③负极发生氧化反应，则该电池的负极电极方程式为 CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，B极产生氧气，在标准状况下22.4L气体，物质的量为：1mol，转移电子数为4mol，根据得失电子守恒，理论上需要通入0.5 mol CH₄；
④电解过程中阴极区是氢离子放电生成氢气，导致溶液中氢氧根离子的浓度大于氢离子的浓度，所以溶液的碱性明显增强．

解答 解：（1）形成原电池时，Fe作正极被保护，则要选择活泼性比Fe强的金属作负极，所以选锌； 该电化学保护方法的名称是牺牲阳极的阴极保护法；
故答案为：b；牺牲阳极的阴极保护法；
（2）Fe作阴极被保护，则钢闸门C做阴极；离子总反应式为：2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；故答案为：阴； 2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（3）A、电解过程中阳离子向阴极移动，B为阴极，溶液中Na⁺向，B极移动，故A错误；
B、A生成氯气，能使湿润KI淀粉试纸变蓝，故B正确；
C、反应一段时间后加适量HCl气体，可恢复到电解前电解质的浓度，不是加入盐酸，故C错误；
故答案为：B；
（4）①该电解槽的阳极反应方程式为氢氧根离子放电，生成氧气，电极反应式为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑； 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：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；小于；
②氢氧化钾是阴极产生，所以制得的氢氧化钾溶液从出口 D导出，故选D；
③负极发生氧化反应，则该电池的负极电极方程式为 CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，B极产生氧气，在标准状况下22.4L气体，物质的量为：1mol，转移电子数为4mol，根据得失电子守恒，理论上需要通入0.5 mol CH₄，故答案为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；0.5；
④电解过程中阴极区是氢离子放电生成氢气，导致溶液中氢氧根离子的浓度大于氢离子的浓度，所以溶液的碱性明显增强，故答案为：H⁺在阴极附近放电，引起水的电离平衡向右移动，使c（OH^-）＞c（H⁺），所以阴极区碱性明显增强．

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．