Question

13．電化學原理在防止金屬腐蝕、能量轉換、物質合成等方面應用廣泛．
（1）為了減緩海水對鋼閘門A和C的腐蝕，圖1中，材料B可以選擇a（填字母序號）．
a．鋅板             b．銅板            c．碳棒
圖2中，鋼閘門C作陰極．若用氯化鈉溶液模擬海水進行實驗，D為石墨塊，則D上的電極
反應式為2Cl^--2e^-═Cl₂↑，檢測該電極反應產物的試劑是濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在陽極附近，試紙變藍，證明生成氯氣．
（2）微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖3所示（質子交換膜只允許H⁺自由通過）．該電池的正極反應式為O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O．
（3）電滲析法處理廚房垃圾發酵液，同時得到乳酸（弱酸）的原理如圖4所示（圖中“HA”表示乳酸
分子，A^-表示乳酸根離子）．
①陽極的電極反應式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．
②簡述濃縮室中得到濃乳酸的原理：陽極OH^-放電，c（H⁺）增大，H⁺從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室，A^-通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大．

Answer 1

分析 （1）形成原電池時，Fe作正極被保護；活潑性比Fe強的金屬作負極，被腐蝕；Fe作陰極被保護；陽極上氯離子失電子生成氯氣，檢驗氯氣用濕潤的淀粉碘化鉀試紙；
（2）根據圖知，負極上C₆H₁₂O₆失電子，正極上O₂得電子和H⁺反應生成水，負極的電極反應式為C₆H₁₂O₆+6H₂O-24e^-=6CO₂+24H⁺，正極的電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O；
（3）①電解池中陽極上氫氧根離子失電子生成氧氣；
②根據電解池中離子移動方向來回答判斷．

解答 解：（1）形成原電池時，Fe作正極被保護，則要選擇活潑性比Fe強的金屬作負極，所以選鋅；Fe作陰極被保護，則鋼閘門C做陰極；電解氯化鈉溶液時陽極上氯離子失電子生成氯氣，其電極反應為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，檢驗氯氣用濕潤的淀粉碘化鉀試紙，即用濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在陽極附近，試紙變藍，證明生成氯氣；故答案為：a；陰；2Cl^--2e^-═Cl₂↑；濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在陽極附近，試紙變藍，證明生成氯氣；
（2）根據圖知，負極上C₆H₁₂O₆失電子，正極上O₂得電子和H⁺反應生成水，負極的電極反應式為C₆H₁₂O₆+6H₂O-24e^-=6CO₂+24H⁺，正極的電極反應式為O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O；
（3）①陽極上是陰離子氫氧根離子發生失電子的氧化反應，電極反應式為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
②在電解池的陽極上是OH^-放電，所以c（H⁺）增大，并且H⁺從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室；根據電解原理，電解池中的陰離子移向陽極，即A^-通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，這樣：H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大，
故答案為：陽極OH^-放電，c（H⁺）增大，H⁺從陽極通過陽離子交換膜進入濃縮室，A^-通過陰離子交換膜從陰極進入濃縮室，H⁺+A^-═HA，乳酸濃度增大．

點評 本題涉及電解池和原電池的工作原理以及應用的考查，注意知識的遷移和應用是解題的關鍵，注意把握原電池和電解池中離子的移動方向，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．