Question

17．电化学原理在生产生活中应用十分广泛．请回答下列问题：

（1）通过SO₂传感器可监测大气中SO₂的含量，其工作原理如图1所示．
①固体电解质中O^2-向负极移动（填“正”或“负”）．
②写出V₂O₅电极的电极反应式：SO₂-2e^-+O^2-=SO₃．
（2）如图2所示装置I是一种可充电电池，装置Ⅱ是一种以石墨为电极的家用环保型消毒液发生器．装置I中离子交换膜只允许Na⁺通过，充放电的化学方程式为：2Na₂S₂+NaBr₃$?_{充电}^{放电}$Na₂S₄+3NaBr
①负极区电解质为：Na₂S₂、Na₂S₄（用化学式表示）
②家用环保型消毒液发生器发生反应的离子方程为Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ClO^-+H₂↑．
③闭合开关K，当有0.04mol Na⁺通过离子交换膜时，a电极上析出的气体在标准状况下体积为448mL．
（3）如图3Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO₄^3-+2I^-+2H⁺?AsO₃^3-+I₂+H₂O”设计成的原电池装置，其中C₁、C₂均为碳棒．甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸或40%NaOH溶液，电流表指针都不发生偏转；乙组经思考后先添加了一种离子交换膜，然后向图Ⅱ烧杯右侧中逐滴加入适量浓盐酸或适量40%NaOH溶液，发现电流表指针都发生偏转．
①甲组电流表指针都不发生偏转的原因是氧化还原反应在电解质溶液中直接进行，没有电子沿导线通过．
②乙组添加的是阳（填“阴”或“阳”）离子交换膜．

Answer 1

分析 （1）①原电池中阴离子移向负极；
②在V₂O₅电极上，SO₂失电子发生氧化反应生成SO₃；
（2）①原电池的负极发生氧化反应；
②电解氯化钠溶液生成NaOH、氯气和氢气，氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠和氯化钠；
③a极生成氯气，b极生成氢气，当有0.04mol Na⁺通过离子交换膜时，有0.04mol氢离子放电；
（3）①甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸，发生氧化还原反应，不发生原电池反应；
②乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量浓盐酸或40%NaOH溶液，发生原电池反应，A中发生I₂+2e^-═2I^-，为正极反应，而B中As化合价升高，发生氧化反应，以此分析．

解答 解：（1）①原电池中阴离子移向负极，故答案为：负；
②在V₂O₅电极上，SO₂失电子发生氧化反应生成SO₃，电极方程式为：SO₂-2e^-+O^2-=SO₃，故答案为：SO₂-2e^-+O^2-=SO₃；
（2）①原电池的负极发生氧化反应，所含元素化合价升高，所以负极区电解质为：Na₂S₂、Na₂S₄，故答案为：Na₂S₂、Na₂S₄；
②电解氯化钠溶液生成NaOH、氯气和氢气，氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠和氯化钠，总反应的离子方程式为Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ClO^-+H₂↑，故答案为：Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ClO^-+H₂↑；
③a极生成氯气，b极生成氢气，当有0.04mol Na⁺通过离子交换膜时，有0.04mol氢离子放电，生成氢气0.02mol，标准状况下体积为：0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL，故答案为：448；
（3）①甲组操作时，两个电极均为碳棒，不发生原电池反应，则微安表（G）指针不发生偏转，故答案为：氧化还原反应在电解质溶液中直接进行，没有电子沿导线通过；
②乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量浓盐酸或40%NaOH溶液，发生原电池反应，A中发生I₂+2e^-═2I^-，为正极反应，而B中As化合价升高，发生氧化反应，添加了阳离子交换膜，故答案为：阳．

点评 本题考查了原电池电解池相关知识以及电极反应式书写和电解计算，题目难度较大．