Question

【題目】(1)海水資源的利用具有廣闊前景。海水中主要離子的含量如下：

成分	含量/(mg/L)	成分	含量/(mg/L)
Cl-	18980	Ca2+	400
Na+	10560		142
	2560	Br-	64
Mg2+	1272

電滲析法淡化海水示意圖如圖所示，其中陰(陽) 離子交換膜僅允許陰(陽)離子通過。

①電解氯化鈉溶液的離子方程式_____。

②電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動(dòng)原理 解釋原因_____。 在陰極附近產(chǎn)生少量白色沉淀，其成分有_________和CaCO3。

③淡水的出口為_________(填“a”、“b”或“c”)；a 出口物質(zhì)為_____(填化學(xué)式)。

④若用下面燃料電池為電源電解 100mL1molL－1 氯化鈉溶液，當(dāng)電池消耗0.00025 molO2 時(shí)，常溫下，所得溶液的 pH 為__________(忽略反應(yīng)前后溶液體積變化)

(2)如圖Ⅰ是氫氧燃料電池(電解質(zhì)為 KOH 溶液)的結(jié)構(gòu)示意圖，

①Ⅰ中通入O2的一端為電池的_____極。 通入H2的一端的電極反應(yīng)式_________

②若在Ⅱ中實(shí)現(xiàn)鋅片上鍍銅，則 b 的電極材料是_____，N 溶液為_____溶液。

③若在Ⅱ中實(shí)現(xiàn) Cu+H2SO4= CuSO4+H2↑，則a 極的反應(yīng)式是_____，N 溶液為 _____溶液。

(3)工業(yè)上用 Na2SO3 溶液吸收 SO2，過程中往往得到 Na2SO3 和 NaHSO3的混合溶液，溶液 pH 隨 n( ):n() 變化關(guān)系如下表：

n()： n()	91：9	1：1	9：91
pH	8.2	7.2	6.2

當(dāng)吸收液的 pH 降至約為 6 時(shí)，送至電解槽再生。再生示意圖如下，結(jié)合圖示回答：

①在陽極放電的電極反應(yīng)式是_____。

②當(dāng)陰極室中溶液 pH升至 8 以上時(shí)，吸收液再生并循環(huán)利用。簡述再生原理：_____。

Answer 1

【答案】2Cl-+ 2H2O2OH-+H2↑+ Cl2↑ H+得電子生成H2，H+濃度減小，促使水的電離平衡向著電離方向移動(dòng)，OH-濃度增大 Mg(OH)2 b NaOH 12 正 H2-2e-+2OH-=2H2O 鋅 CuSO4 Cu-2e-= Cu2+ 稀H2SO4 H2O+HSO3--2e-= SO42-+3H+ 陰極室H+放電，產(chǎn)生OH－，OH－和HSO3－反應(yīng)，生成SO32－，Na+通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極室，Na2SO3溶液吸收SO2，又得到Na2SO3和NaHSO3的混合溶液，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用和再生

【解析】

氯化鈉溶液中含Na+、Cl-、H+、OH-,根據(jù)放電順序Cl-、H+優(yōu)先失電子分析產(chǎn)物，書寫離子方程式，也因?yàn)?/span>H+減少會(huì)引起水的電離平衡向著電離方向移動(dòng)，OH-濃度增大，陰極區(qū)堿性增強(qiáng)，進(jìn)而除去Ca2+、Mg2+，則陰極室a出口為NaOH，因電解池中陽離子移向陰極，陰離子移向陽極，則淡水出口為b，原電池電解池組合電路中整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相同，得出關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算；組合電路中b與電源負(fù)極相連，為陰極，得電子，a與電源正極相連，為陽極，失電子，根據(jù)題目給出信息判斷得失電子情況，確定其位置進(jìn)行作答；吸收液再生循環(huán)原理根據(jù)電解池工作原理，結(jié)合圖示進(jìn)行分析。

(1)①氯化鈉溶液中含Na+、Cl-、H+、OH-，電解時(shí)陽極Cl-失電子生成Cl2，陰極H+得電子生成H2，電解氯化鈉溶液的離子方程式為：2Cl-+ 2H2O2OH-+H2↑+ Cl2↑；

②由①可知，電解過程中陰極H+得電子生成H2，導(dǎo)致溶液中H+濃度減小，促使水的電離平衡向著電離方向移動(dòng)，溶液中OH-濃度增大，堿性增強(qiáng)；因?yàn)?/span>OH-濃度增大，會(huì)與Mg2+生成Mg(OH)2白色沉淀，同時(shí)還能與HCO3-反應(yīng)生成CO32-，CO32-與Ca2+生成CaCO3，故陰極附近產(chǎn)生的白色沉淀有Mg(OH)2和CaCO3；

③電解池中，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極，則淡水出口為b，Ca2+、Mg2+在陰極生成沉淀被除去，故a出口的物質(zhì)為NaOH；

④當(dāng)電池消耗0.00025molO2時(shí)，根據(jù)得失電子守恒和化學(xué)計(jì)量數(shù)得出關(guān)系：

O2～4e-～2H2～4NaOH，則生成n(NaOH)= 0.00025mol×4=0.001mol, c(OH-)= c(NaOH)= 0.001mol/0.1L=0.01 mol/L,常溫下c(H+)=KW/ c(OH-)=10-12 mol/L, pH=12；

(2)①氫氧燃料電池，O2得電子，從正極通入，H2失電子，從負(fù)極通入，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，故電極反應(yīng)式為H2-2e-+2OH-=2H2O；

②鋅片上鍍銅，則鋅被保護(hù)，為陰極，銅被消耗，為陽極，b與電源負(fù)極相連，為陰極，故b的電極材料是鋅，Cu2+得電子，N溶液為CuSO4溶液；

③a與電源正極相連，為陽極，Cu+H2SO4= CuSO4+H2↑，Cu失去電子作陽極，電極反應(yīng)式為：Cu-2e-= Cu2+，N溶液為稀H2SO4；

(3)①由圖可知，HSO3-在陽極失電子得到SO42-，故電極反應(yīng)式為HSO3--2e-= SO42-+H+；

②陰極H+得電子生成H2，OH-濃度增大，Na+通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極室，則陰極室產(chǎn)生的物質(zhì)為NaOH，NaOH用于吸收SO2，得到Na2SO3和NaHSO3，將混合溶液進(jìn)行電解，又可以得到NaOH吸收液，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用和再生。