Question

（14分）某課外活動小組同學(xué)用圖一裝置進(jìn)行實驗，試回答下列問題。

（1）① 若開始時開關(guān)K與a連接，則鐵發(fā)生的是電化學(xué)腐蝕中的             腐蝕；
② 若開始時開關(guān)K與b連接，則總反應(yīng)的離子方程式                          。
（2）芒硝（化學(xué)式為Na₂SO₄·10H₂O），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(xué)設(shè)想，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法。用如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(jié)省能源還是提高原料的利用率來看都更加符合綠色化學(xué)理念。
① 該電解槽的陽極反應(yīng)式為：                                       ，此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)               （填“大于”或“小于”或“等于”）通過陽離子交換膜的離子數(shù)。
② 制得的氫氧化鈉溶液從出口（選填“A”、“B”、“C”、“D”）       導(dǎo)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，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為                                                 。已知H₂的燃燒熱為285.8 kJ/mol，則該燃料電池工作產(chǎn)生36 g H₂O時，理論上有              kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能。

Answer 1

（1）① 吸氧   ② 2Cl^— +2H₂O2OH^— + H₂↑+ Cl₂↑
（2）① 4OH^—4e^—=2H₂O + O₂↑  小于 ② D   ③ H₂2e^—+ 2OH^—=2H₂O      571.6

（1）① 若開始時開關(guān)K與a連接，則構(gòu)成原電池，由于溶液顯中性，所以發(fā)生鋼鐵的吸氧腐蝕。
②若開始時開關(guān)K與b連接，則構(gòu)成電解池，石墨和電源的正極相連，作陽極，溶液中的氯離子放電。鐵和電源的負(fù)極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電，所以方程式為2Cl^— +2H₂O2OH^— + H₂↑+ Cl₂↑。
（2）①電解池中陽極失去電子，則溶液中的OH^－失去電子，方程式為 4OH^—4e^—=2H₂O + O₂↑。由于通過陰離子交換膜的是SO₄^2－，而通過陽離子交換膜的是H^＋，所以根據(jù)電荷守恒可知，通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)。
②氫氧化鈉在陰極生成，所以從D處導(dǎo)出。
③原電池中負(fù)極失去電子，正極得到電子，所以氫氣在負(fù)極通入。由于溶液是氫氧化鈉溶液，因此負(fù)極電極反應(yīng)式為H₂2e^—+ 2OH^—=2H₂O。燃燒熱是在一定條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，所以生成36g水放出的熱量是285.8 kJ×2＝571.6kJ，即有571.6kJ的能量轉(zhuǎn)化為電能。