Question

9．化工生產的副產氫也是氫氣的來源．電解法制取有廣泛用途的Na₂FeO₄，同時獲得氫氣：Fe+2H₂O+2OH^-$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$FeO₄^2-+3H₂↑，工作原理如圖1所示．裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色FeO₄^2-，鎳電極有氣泡產生．若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區會產生紅褐色物質．已知：Na₂FeO₄只在強堿性條件下穩定，易被H₂還原．

（1）電解一段時間后，c（OH^-）降低的區域在陽極室（填“陰極室”或“陽極室”）
（2）電解過程中，須將陰極產生的氣體及時排出，其原因為防止Na₂FeO₄與H₂反應使產率降低．
（3）c（Na₂FeO₄）隨初始c（NaOH）的變化如圖2，任選M、N兩點中的一點，分析c（Na₂FeO₄）低于最高值的原因：M點：c（OH^-）低，Na₂FeO₄穩定性差，且反應慢（或N點：c（OH^-）過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na₂FeO₄產率降低）．

Answer 1

分析 （1）根據題意鎳電極有氣泡產生是氫離子放電生成氫氣，鐵電極發生氧化反應，溶液中的氫氧根離子減少；
（2）氫氣具有還原性，根據題意Na₂FeO₄只在強堿性條件下穩定，易被H₂還原．電解過程中，須將陰極產生的氣體及時排出，防止Na₂FeO₄與H₂反應使產率降低；
（3）根據題意Na₂FeO₄只在強堿性條件下穩定，在M點，c（OH^-）低，Na₂FeO₄穩定性差，且反應慢，在N點：c（OH^-）過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na₂FeO₄產率降低．

解答 解：（1）根據題意鎳電極有氣泡產生是氫離子放電生成氫氣，鐵電極發生氧化反應，溶液中的氫氧根離子減少，因此電解一段時間后，c（OH^-）降低的區域在陽極室，
故答案為：陽極室；
（2）氫氣具有還原性，根據題意Na₂FeO₄只在強堿性條件下穩定，易被H₂還原．電解過程中，須將陰極產生的氣體及時排出，防止Na₂FeO₄與H₂反應使產率降低，
故答案為：防止Na₂FeO₄與H₂反應使產率降低；
（3）根據題意Na₂FeO₄只在強堿性條件下穩定，在M點，c（OH^-）低，Na₂FeO₄穩定性差，且反應慢，在N點：c（OH^-）過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na₂FeO₄產率降低，
故答案為：M點：c（OH^-）低，Na₂FeO₄穩定性差，且反應慢（或N點：c（OH^-）過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na₂FeO₄產率降低）．

點評 本題考查電解池原理，明確各個電極上發生的反應是解本題關鍵，注意陽極發生的反應，題目難度中等．