Question

11．電解原理在工業生產中有廣泛的應用．
（1）如圖為離子交換膜法電解飽和食鹽水的原理示意圖，下列說法不正確的是ABDEF．
A．直流電源的左側為負極
B．從E口逸出的氣體是H₂
C．從B口加入含少量NaOH的水溶液以增強導電性
D．從C口出來的溶液為NaOH溶液
E．每生成22.4L Cl₂，便產生2mol NaOH
F．粗鹽水中含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等離子，精制時先加Na₂CO₃溶液
G．該離子交換膜為陽離子交換膜
（2）雙氧水是一種重要的綠色試劑，工業上可采取電解較稀濃度的硫酸來制取雙氧水（H₂O₂只為還原產物），其電解的化學方程式為：3H₂O+3O₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$O₃+3H₂O₂．則陽極的電極反應式為3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺，陰極的電極反應式為O₂+2e^-+2H⁺=H₂O₂．
（3）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）易溶于水，具有強氧化性，是一種新型水處理劑．工業上用如下方法制備高鐵酸鉀：以Fe₂O₃為陽極電解KOH溶液．
①高鐵酸鉀溶液長時間放置不穩定，會產生紅色絮狀物質及氣泡，則該過程的離子方程式為4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．
②電解制高鐵酸鉀時陽極的電極反應式為Fe₂O₃+10OH^--6e^-=2FeO₄^2-+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據電解池中的陽離子移向陰極，因此右邊電極是陰極，氫離子得電子生成氫氣，同時OH^-離子剩余；氯離子在左側陽極失電子生成氯氣，所以直流電源的右側為負極，左側為正極，據此分析判斷；
（2）根據3H₂O+3O₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$O₃+3H₂O₂知陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應來書寫；
（3）①根據電子得失知二者的比為4：3，書寫離子方程式；
②Fe₂O₃作陽極制得的高鐵酸鉀，電極反應為：Fe₂O₃+10OH^--6e^-=2FeO₄^2-+5H₂O．

解答 解：（1）電解池中的陽離子移向陰極，因此右邊電極是陰極，生成氫氣，OH^-離子在右側生成，氯氣在左側生成，直流電源的右側為負極，A、B錯誤，C正確，從D口出來的溶液為NaOH溶液，D錯誤，由于沒有給出氯氣所處的外界條件，則不能根據其體積求算物質的量，E錯誤，粗鹽水中含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等離子，精制時氯化鋇加在Na₂CO₃溶液之前，這樣過量的氯化鋇可被碳酸鈉除去，F錯誤，G正確；故選：ABDEF；
（2）因為總反應為3H₂O+3O₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$O₃+3H₂O₂，又陽極發生氧化反應，電極反應式為3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺，陰極發生還原反應，電極反應式為O₂+2e^-+2H⁺=H₂O₂，故答案為：3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺，O₂+2e^-+2H⁺=H₂O₂；
（3）①因為高鐵酸鉀溶液長時間放置不穩定，會產生紅色絮狀物質及氣泡知生成氫氧化鐵和氧氣，由電子得失知二者的比為4：3，則反應的離子方程式是4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，故答案為：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑；
②Fe₂O₃作陽極制得的高鐵酸鉀，電極反應為：Fe₂O₃+10OH^--6e^-=2FeO₄^2-+5H₂O，故答案為：Fe₂O₃+10OH^--6e^-=2FeO₄^2-+5H₂O．

點評 本題是對電解原理綜合知識的考查，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度較大，根據電子、離子流向判斷電池的正負極和電解池的陰陽極，根據氧化還原反應得失電子相等配平化學方程式．