【題目】電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用。

1)電解食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎.目前比較先進的方法是陽離子交換膜法,電解示意圖如圖1所示,圖中的陽離子交換膜只允許陽離子通過,請回答以下問題:

①電解池實現(xiàn)了_______能向_______能的轉(zhuǎn)化;

②圖中A極要連接電源的__________(填)極;

③電解總反應的化學方程式是______________________。

2)電解法處理含氮氧化物廢氣,可回收硝酸,具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。實驗室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖2所示(圖中電極均為石墨電極),若用NO2氣體進行模擬電解法吸收實驗,寫出電解NO2發(fā)生的電極反應_______________________。

3)在實際生產(chǎn)中,可在鐵件的表面上鍍銅防止鐵被腐蝕,裝置示意圖如下甲圖:

①電鍍時,鍍件與電源的____極連接,

B電極上的電極反應是________________。

③乙圖是一種鈉硫高能電池的結構示意圖,MNa2OAl2O3制得,其作用是導電和隔膜,該電池反應為2Na+xS=Na2Sx。用該電池作電源進行上述鐵件鍍銅時,若電鍍池中兩電極的質(zhì)量開始相同,電鍍完成后取出洗凈、烘干、稱量,二者質(zhì)量差為25.6g,則理論上該電池負極消耗的質(zhì)量為___________g。

【答案】 化學 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- NO2-e-+H2O=NO3-+2H+; 負極 Cu2++2e-=Cu; 9.2g

【解析】

1)根據(jù)電解池中陽離子向陰極移動進行判斷電池的陰陽極;

2)根據(jù)左室產(chǎn)生氫氣發(fā)生還原反應,所以能判斷出左室為陰極室,右室為陽極室,進而完成電極反應式的書寫;

3)根據(jù)整個電路中電子守恒進行計算負極消耗鈉的質(zhì)量。

1)①電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置,所以答案:電;化學;

②由電解食鹽水裝置圖可知,鈉離子移向右邊,所以左邊A為陽極,所以A極要連接電源的正極,故答案為:;
③由電解食鹽水裝置圖可知,鈉離子移向右邊,則左邊A為陽極,右邊B為陰極,電解氯化鈉溶液的總反應離子方程式為:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-

2)①根據(jù)圖知,電解時,左室中電極上氫離子放電生成氫氣,則左室為陰極室,右室為
陽極室,陽極上通入的是氮氧化物,生成的硝酸,所以陽極上氮氧化物失電子和水生成硝酸,電極反應式為:NO2-e-+H2O=NO3-+2H+故答案為: NO2-e-+H2O=NO3-+2H+

3)①在鐵件的表面鍍銅,鍍層金屬銅必須做陽極,故A對應的金屬必須是銅;鍍件鐵做陰極,故鍍件必須連電源的負極;所以答案:負極;

②在陰極上放電的是電解質(zhì)溶液中的銅離子,得電子發(fā)生還原反應,其反應的電極式為:Cu2++2e-=Cu;答案:Cu2++2e-=Cu;
③原電池總反應為:2Na+xS=Na2Sx中,電鍍時,鍍層作陽極、鍍件作陰極,所以陽極上銅失電子發(fā)生氧化反應,電極反應式為Cu-2e-=Cu2+,陰極上銅離子得電子發(fā)生還原反應,陰極反應式為Cu2++2e-=Cu;電鍍后,兩個電極質(zhì)量差等于陽極溶解質(zhì)量與陰極析出質(zhì)量之和,若電鍍前鐵、銅兩電極的質(zhì)量相同,電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧、烘干、稱量,二者質(zhì)量差為25.6g , 所以陽極溶解銅的質(zhì)量為12.8g,消耗銅的物質(zhì)的量為0.2mol,轉(zhuǎn)移的電子為0.4mol,故流經(jīng)電鍍池的電極的電子的物質(zhì)的量為0.4mol,而流經(jīng)電鍍池的電子的量與流經(jīng)原電池中正負極的電子的量相同,則原電池負極上被消耗的鈉物質(zhì)的量等于轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量,所以要轉(zhuǎn)移0.4mol電子,需要消耗0.4mol Na,其質(zhì)量為0.4mol 23g/mol=9.2g;答案:9.2g

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B. 閉合K1,斷開K2后,乙池溶液濃度上升

C. 斷開K1,閉合K2后,A電極發(fā)生氧化反應

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1 2

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