Question

【题目】电解原理在化学工业中有广泛应用。

（1）电解食盐水是氯碱工业的基础．目前比较先进的方法是阳离子交换膜法，电解示意图如图1所示，图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过，请回答以下问题：

①电解池实现了_______能向_______能的转化；

②图中A极要连接电源的__________（填“正”或“负”）极；

③电解总反应的化学方程式是______________________。

（2）电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图2所示（图中电极均为石墨电极），若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验，写出电解时NO2发生的电极反应_______________________。

（3）在实际生产中，可在铁件的表面上镀铜防止铁被腐蚀，装置示意图如下甲图：

①电镀时，镀件与电源的____极连接，

②B电极上的电极反应是________________。

③乙图是一种钠硫高能电池的结构示意图，M由Na2O和Al2O3制得，其作用是导电和隔膜，该电池反应为2Na+xS=Na2Sx。用该电池作电源进行上述铁件镀铜时，若电镀池中两电极的质量开始相同，电镀完成后取出洗净、烘干、称量，二者质量差为25.6g，则理论上该电池负极消耗的质量为___________g。

Answer 1

【答案】电 化学 正 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- NO2-e-+H2O=NO3-+2H+； 负极 Cu2++2e-=Cu; 9.2g

【解析】

（1）根据电解池中阳离子向阴极移动进行判断电池的阴阳极；

（2）根据左室产生氢气发生还原反应，所以能判断出左室为阴极室，右室为阳极室，进而完成电极反应式的书写；

（3）根据整个电路中电子守恒进行计算负极消耗钠的质量。

（1）①电解池是把电能转化为化学能的装置，所以答案：电；化学；

②由电解食盐水装置图可知，钠离子移向右边，所以左边A为阳极，所以A极要连接电源的正极，故答案为:正;
③由电解食盐水装置图可知，钠离子移向右边，则左边A为阳极，右边B为阴极，电解氯化钠溶液的总反应离子方程式为：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-

（2）①根据图知，电解时，左室中电极上氢离子放电生成氢气，则左室为阴极室,右室为
阳极室,阳极上通入的是氮氧化物，生成的硝酸，所以阳极上氮氧化物失电子和水生成硝酸,电极反应式为:NO2-e-+H2O=NO3-+2H+故答案为: NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；

（3）①在铁件的表面镀铜，镀层金属铜必须做阳极，故A对应的金属必须是铜；镀件铁做阴极，故镀件必须连电源的负极；所以答案：负极；

②在阴极上放电的是电解质溶液中的铜离子，得电子发生还原反应，其反应的电极式为:Cu2++2e-=Cu;答案：Cu2++2e-=Cu;
③原电池总反应为：2Na+xS=Na2Sx中，电镀时，镀层作阳极、镀件作阴极，所以阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，阴极上铜离子得电子发生还原反应，阴极反应式为Cu2++2e-=Cu;电镀后，两个电极质量差等于阳极溶解质量与阴极析出质量之和，若电镀前铁、铜两电极的质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为25.6g , 所以阳极溶解铜的质量为12.8g，消耗铜的物质的量为0.2mol，转移的电子为0.4mol，故流经电镀池的电极的电子的物质的量为0.4mol，而流经电镀池的电子的量与流经原电池中正负极的电子的量相同，则原电池负极上被消耗的钠物质的量等于转移的电子的物质的量，所以要转移0.4mol电子，需要消耗0.4mol Na，其质量为0.4mol 23g/mol=9.2g；答案：9.2g。