Question

9．電化學在化學工業有著廣泛的應用，
（1）工業冶煉鋁的化學方程式是2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（2）工業級氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質，可用離子交換法膜法電解提純．電解槽內裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖1所示．
①該電解槽的陽極反應式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②除去雜質后的氫氧化鉀溶液從液體出口B（填寫“A”或“B”）導出．
（3）愛迪生蓄電池的反應式為：Fe+NiO₂+2H₂O$?_{充電}^{放電}$Fe（OH）₂+Ni（OH）₂；高鐵酸酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型凈水劑．用下面裝置（圖2）可以制取少量高鐵酸鈉．
①此裝置中愛迪生蓄電池的負極是a（填“a”或“b”），該電池工作一段時間后必須充電，充電時生成NiO₂的反應類型是氧化反應．
②寫出在用電解法制取高鐵酸鈉時，陽極的電極反應式Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）熔融狀態下，電解氧化鋁生成鋁和氧氣；
（2）①用陽離子交換膜電解法除去工業品氫氧化鉀溶液中的雜質含氧酸根，相當于電解水，陽極氫氧根離子放電；
②在陰極和陽極之間有陽離子交換膜，只允許陽離子K⁺和H⁺通過，這樣就在陰極區聚集大量的K⁺和OH^-，從而產生純的氫氧化鉀溶液，所以除去雜質后的氫氧化鉀溶液從溶液出口在陰極區；
（3）①放電時，鐵棒作負極，碳棒作正極，據此判斷a的電極；失電子的物質發生氧化反應．
②鐵失電子和氫氧根離子生成高鐵酸根離子和水．

解答 解：（1）工業冶煉鋁是利用惰性電極電極熔融氧化鋁得到，陽極是氧離子失電子生成氧氣，陰極是鋁離子得到電子生成鋁，反應的化學方程式為2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑，故答案為：2Al₂O₃ $\frac{\underline{\;\;\;電解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O₂↑；
（2）①用陽離子交換膜電解法除去工業品氫氧化鉀溶液中的雜質含氧酸根，相當于電解水，故電解時，陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②在陰極區聚集大量的K⁺和OH^-，從而產生純的氫氧化鉀溶液，除雜后的氫氧化鉀溶液從出口B導出，故答案為：B；
（3）①放電時，鐵作負極，碳棒作正極，所以放電時a是負極，b是正極；充電時，氫氧化鎳失電子生成氧化鎳，發生氧化反應．
故答案為：a；氧化反應．
②陽極上鐵失電子和氫氧根離子反應生成高鐵酸根離子和水，離子方程式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．
故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．

點評 本題考查原電池和電解池原理，為高頻考點，正確判斷各個電極上發生的反應是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫，知道金屬的活潑性強弱與冶煉方法的關系，題目難度不大．