Question

電化學原理在工業生產中有著重要的作用，請利用所學知識回答有關問題。

（1）用電解的方法將硫化鈉溶液氧化為多硫化物的研究具有重要的實際意義，將硫化物轉變為多硫化物是電解法處理硫化氫廢氣的一個重要內容。如圖，是電解產生多硫化物的實驗裝置：

①已知陽極的反應為（x＋1）S2－=Sx＋S2－＋2xe－，則陰極的電極反應式是________________________________________________________________________。

當反應轉移x mol電子時，產生的氣體體積為____________（標準狀況下）。

②將Na2S·9H2O溶于水中配制硫化物溶液時，通常是在氮氣氣氛下溶解。其原因是（用離子反應方程式表示）：___________________________________________________。

（2）MnO2是一種重要的無機功能材料，制備MnO2的方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液，陽極的電極反應式為______________________。現以鉛蓄電池為電源電解酸化的MnSO4溶液，如圖所示，鉛蓄電池的總反應方程式為_______________________________________________，當蓄電池中有4 mol H＋被消耗時，則電路中通過的電子的物質的量為________，MnO2的理論產量為________g。

（3）用圖電解裝置可制得具有凈水作用的FeO42-。實驗過程中，兩極均有氣體產生，Y極區溶液逐漸生成FeO42-。

①電解過程中，X極區溶液的pH________（填“增大”“減小”或“不變”）。

②電解過程中，Y極發生的電極反應為Fe－6e－＋8OH－=FeO42-＋4H2O和________________________________________________________________________，

若在X極收集到672 mL氣體，在Y極收集到168 mL氣體（均已折算為標準狀況時氣體體積），則Y電極（鐵電極）質量減少________g。

 

Answer 1

（1）①2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑（或2H＋＋2e－=H2↑）　11.2x L

②2S2－＋O2＋2H2O=2S↓＋4OH－

（2）Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋

Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O

2 mol　87

（3）增大　4OH－－4e－=2H2O＋O2↑　0.28

【解析】（1）電解時，水電離的H＋在陰極發生得電子還原反應，生成H2。根據電子守恒可知有x mol電子轉移，產生H2 0.5x mol。S2－具有較強還原性，易被空氣中的氧氣氧化，故配制溶液時需要氮氣作保護氣。

（2）根據題意Mn2＋失電子生成MnO2，產物中的氧元素來源于水，生成H＋，再將電極方程式配平即可。

（3）圖中X極的電極反應為2H＋＋2e－=H2↑（或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－），所以X極區的pH增大，由生成氫氣672 mL，可知得電子數為0.06 mol，Y極生成氧氣為168 mL，失電子數0.03 mol，由得失電子守恒可知鐵失電子數為0.03 mol，由電極反應可知鐵溶解為0.005 mol，即0.28 g。