Question

17．（1）某課外活動(dòng)小組同學(xué)用圖1裝置（M、N為外電源的兩個(gè)電極）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問(wèn)題：

①若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕．請(qǐng)寫出正極反應(yīng)式：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
②若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接時(shí)，兩極均有氣體產(chǎn)生，則鐵電極為陰極（填“陰”或“陽(yáng)”），該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑，總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（2）該小組同學(xué)設(shè)想，用如圖2所示裝置電解硫酸鈉溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉．
①B出口導(dǎo)出的氣體是O₂，制得的氫氧化鈉溶液從出口D（填“A”、“B”、“C”或“D”）導(dǎo)出．通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)＜（填“＞”、“＜”或“=”）通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)．
②氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液又可制成燃料電池，該電池的負(fù)極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接形成原電池反應(yīng)，發(fā)生吸氧腐蝕，B電極鐵做負(fù)極失電子生成亞鐵離子，A電極石墨做正極溶液中氧氣得到電子生成氫氧根離子；
②開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接形成電解池，與電源正極相連的A電極為陽(yáng)極，溶液中氯離子失電子生成氯氣，與電源負(fù)極相連的B電極為電解池的陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣；
（2）①陽(yáng)極氫氧根離子失電子生成氧氣；陰極上氫離子放電，則NaOH在陰極生成；根據(jù)陰陽(yáng)離子的移動(dòng)方向，通過(guò)相同電量時(shí)，陰陽(yáng)離子交換的個(gè)數(shù)判斷；
②氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，負(fù)極上氫氣失去電子．

解答 解：（1）①開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接形成原電池反應(yīng)，發(fā)生吸氧腐蝕，A電極石墨做正極溶液中氧氣得到電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：吸氧；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②開(kāi)關(guān)K與b連接，裝置為電解池，鐵為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子得到電子生成氫氣，即B電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑；電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，電解總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）①陽(yáng)極氫氧根離子失電子生成氧氣，則B出口導(dǎo)出的氣體是O₂；陰極上氫離子放電，則NaOH在陰極生成，由圖可知，D在陰極附近，制得的氫氧化鈉溶液從D出口導(dǎo)出；陽(yáng)極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動(dòng)，所以通過(guò)相同電量時(shí)，通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)，
故答案為：O₂；D；＜；
②氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，負(fù)極上氫氣失去電子生成水，負(fù)極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，注意裝置的判斷及原電池電極反應(yīng)式和電解反應(yīng)的書寫，把握電解質(zhì)溶液的酸堿性確定生成的離子或物質(zhì)，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力．