Question

【题目】电解原理在化学工业中有广泛应用。

（1）利用下图装置电解制备NaOH，两电极区电解液分别为NaOH和NaCl溶液。

①B极区电解液为__________溶液（填化学式），A极要连接电源的________(填“正”或“负”)极。

②阳极电极反应式为______________________________________，电解过程中Na+向____________电极迁移（填“A”或“B”）。

③电解总反应的离子方程式是_____________________________________________。

（2）利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。

①若X为碳电极，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。（填“A”、“B”或“C”）

②若X为锌电极，开关K置于A处，该电化学防护法称为______________________。

（3）钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO2+)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO2+＋2H＋。放电时的正极反应式为___________________________充电时的阴极反应式为______________________________。放电过程中，电解液的pH________(选填“升高”“降低”或“不变”)。

Answer 1

【答案】NaOH 正2Cl—2e=Cl2↑B2Cl－+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH－C牺牲阳极的阴极保护法VO2++2H++e-═VO2++H2OV3++e-═V2+升高

【解析】

(1)电解制备NaOH，两电极区电解液分别为NaOH和NaCl溶液，由图可知，右侧生成氢气，则B中氢离子放电，可知B为阴极，在B中制备NaOH，B极区电解液为NaOH溶液；Na+由A经过阳离子交换膜向B移动；A中为NaCl溶液，氯离子放电生成氯气，则阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；

①根据图示可知，B极有氢气产生，为电解池的阴极，B极区电解液为NaOH溶液，A极为电解池的阳极要连接电源的正极；正确答案：NaOH；正。

②阳极电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，电解过程中Na+向B电极迁移；正确答案：2Cl--2e-=Cl2↑；B。

③电解饱和食盐水生成氯化钠、氯气和氢气，总反应的离子方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-；正确答案：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-。

(2)①若X为碳棒，开关K应置于A处，构成原电池，Fe为负极，加速Fe的腐蚀；开关K应置于B处，构成电解池，Fe为阳极，加速铁的腐蚀；开关K应置于C处，构成电解池，Fe为阴极，被保护，减缓铁的腐蚀；正确答案：C。

②若X为锌，开关K应置于A处，构成原电池，Zn为负极，Fe被保护，减缓铁的腐蚀，该方法为牺牲阳极的阴极保护法；正确答案：牺牲阳极的阴极保护法。

（3）正极反应是还原反应,由电池总反应可知放电时的正极反应为VO2++2H++e-VO2++H2O；电时,阴极反应为还原反应,故为V3+得电子生成V2+的反应，极反应为：V3++e-═V2+；放电为原电池，总反应为V2＋＋VO2+＋2H＋=VO2＋＋V3＋＋H2O，氢离子浓度减小，酸性减小，电解液的pH升高；正确答案：VO2++2H++e-═VO2++H2O；V3++e-═V2+；升高。