Question

如圖是以鉛蓄電池為電源，模擬氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置圖（C、D均為石墨電極）．已知：鉛蓄電池在放電時(shí)發(fā)生下列電極反應(yīng)：負(fù)極Pb+SO₄^2--2e^-═PbSO₄
正極PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O
（1）請(qǐng)寫(xiě)出電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式

 

．
（2）若在電解池中C極一側(cè)滴酚酞試液，電解一段時(shí)間后未呈紅色，說(shuō)明鉛蓄電池的A極為

 

極．
（3）用鉛蓄電池電解1L飽和食鹽水（食鹽水足量、密度為1.15g/cm³）時(shí)，
①若鉛蓄電池消耗H₂SO₄2mol，則可收集到H₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為

 

 L．
②若消耗硫酸amol，電解后除去隔膜，所得溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為（假設(shè)氯氣全部排出）

 

 （用含a的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專(zhuān)題：電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）惰性電極電極飽和食鹽水生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，原子守恒配平寫(xiě)出；
（2）電解池中C極一側(cè)滴2滴酚酞試液、電解一段時(shí)間后，未呈紅色說(shuō)明C電極為陽(yáng)極，電源A為正極；
（3）①依據(jù)電解氯化鈉生成氯氣電極反應(yīng)計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量；
②依據(jù)鉛蓄電池和電解池中電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算；
③依據(jù)鉛蓄電池電極反應(yīng)計(jì)算消耗硫酸轉(zhuǎn)移電子，電解過(guò)程中電子守恒，根據(jù)電解氯化鈉溶液的化學(xué)方程式計(jì)算電解后溶液中溶質(zhì)和溶液質(zhì)量得到氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答： 解：（1）惰性電極電極飽和食鹽水生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，
故答案為：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
（2）電解池中C極一側(cè)滴2滴酚酞試液、電解一段時(shí)間后，未呈紅色說(shuō)明C電極為陽(yáng)極，D為陰極，電源A為正極，故答案為：正極；
（3）①蓄電池消耗H₂SO₄ 2mol，依據(jù)電極反應(yīng)PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，消耗2mol硫酸電子轉(zhuǎn)移2mol，電解食鹽水陰極電極反應(yīng)2H⁺+2e^-=H₂↑轉(zhuǎn)移電子2mol生成氫氣1mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況體積為22.4L，則可收集到H₂的體積22.4L，
故答案為：22.4；
②依據(jù)電極反應(yīng)PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，消耗amol硫酸電子轉(zhuǎn)移amol，2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子2mol，生成氫氧化鈉物質(zhì)的量為2mol，消耗amol硫酸電子轉(zhuǎn)移amol，生成氫氧化鈉amol，氫氣0.5amol，氯氣0.5amol，得到氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

40a

1000×1.15- a 2 (71+2)

×100%，
故答案為：

40a

1000×1.15- a 2 (71+2)

×100%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池，電解池電極分析判斷，電極反應(yīng)中電子守恒計(jì)算應(yīng)用，注意電子守恒的分析判斷是解題關(guān)鍵，題目難度中等．