Question

【题目】如图是以铅蓄电池为电源，模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图（C、D均为石墨电极）。电解一段时间后，若在电解池中C极一侧出来的气体无色无味，D极一侧出来的气体呈黄绿色有刺激性气味。请回答以下问题：

（1）已知铅蓄电池在放电时发生的反应：Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O，则A极为电源的_________极（填“正”或“负”），电极反应为___________________________；

（2）电解饱和食盐水的离子反应方程式是__________________；

（3）电极C的电极反应是_____________________________________________；

（4）电解时为防止两种气体产物混合，用阳离子交换膜做隔膜。则电解时Na+从______极区移向_____极区（填“C”或“D”）；

（5）若电路上有0.2mol电子的电量通过，则铅蓄电池中消耗硫酸_________mol。

Answer 1

【答案】负Pb+2e-+SO42-=PbSO42Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑2H2O+2e-=H2↑+2OH-或2H++2e-=H2↑DC0.2

【解析】

电解一段时间后，若在电解池中C极一侧出来的气体无色无味是氢气，则C极是阴极，D极一侧出来的气体呈黄绿色有刺激性气味是氯气，D极是阳极，所以原电池中A极是负极，B极是正极，据此解答。

根据以上分析可知A极是负极，B极是正极，C极是阴极，D极是阳极，则

（1）A是负极，负极上铅失电子和硫酸根离子结合生成硫酸铅，则负极电极反应为Pb+2e-+SO42-=PbSO4；

（2）电解氯化钠溶液时，C是阴极，阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-或2H++2e-=H2↑，D是阳极，阳极上氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，同时生成氢氧化钠，所以其电池反应式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；

（3）根据以上分析可知电极C的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-或2H++2e-=H2↑；

（4）氯碱工业中所用的高分子隔膜叫做阳离子膜，其作用是让阳离子钠离子穿过，阻止氯离子和氢氧根离子穿过，防止氯气和氢气接触而发生反应，同时防止氯气和氢氧化钠接触发生反应。电解池中阳离子向阴极移动，因此电解时Na+从D极区移向C极区；

（5）根据方程式Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O可知当转移2mol电子时，消耗硫酸的物质的量是2mol，则转移0.2mol电子时消耗硫酸的物质的量是0.2mol。