Question

【題目】(1)某課外活動小組同學用圖一裝置進行實驗，試回答下列問題：

①若開始時開關K與a連接，則鐵發生電化學腐蝕中的______腐蝕。

②若開始時開關K與b連接，則總反應的離子方程式為______。

(2)芒硝化學式為Na2SO410H2O，無色晶體，易溶于水，是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。該小組同學設想，如果模擬工業上離子交換膜法制燒堿的方法，用圖二所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無論從節省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學理念。

①該電解槽的陽極的電極反應式為_____。

②制得的氫氧化鈉溶液從出口（填“A”、“B”、“C”或“D”）______導出。

③若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的電極反應式為______。已知H2的燃燒熱為285.8kJmol﹣1，則該燃料電池工作產生27g H2O（l）時，理論上有______ kJ的能量轉化為電能。

Answer 1

【答案】 吸氧 2Cl﹣+ 2H2O 2OH﹣+ H2↑ + Cl2↑ 4OH﹣- 4e﹣ = O2 + 2H2O D O2 + 4e﹣+ 2H2O = 4OH﹣ 428.7

【解析】本題主要考查原電池和電解池原理。

(1)①若開始時開關K與a連接，組成原電池，飽和食鹽水是中性溶液，則鐵發生電化學腐蝕中的吸氧腐蝕。

②若開始時開關K與b連接，組成電解池，電解飽和食鹽水，則總反應的離子方程式為2Cl﹣+ 2H2O 2OH﹣+ H2↑ + Cl2↑。

(2)①該電解槽的陽極的電極反應式為4OH﹣- 4e﹣ = O2 + 2H2O。

②右邊是陰極區，氫氧化鈉在陰極區生成，所以制得的氫氧化鈉溶液從出口D導出。

③正極發生還原反應，電池正極的電極反應式為O2 + 4e﹣+ 2H2O = 4OH﹣。已知H2的燃燒熱為285.8kJmol﹣1，則該燃料電池工作產生27g即1.5mol H2O（l）時，理論上有1.5×285.8kJ=428.7kJ的能量轉化為電能。