Question

【題目】很多電解過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生氫氣。

(1）在 25℃時(shí)，用石墨電極電解一定量的飽和 Na2CO3溶液，則陰極的電極反應(yīng)式為___________， 陽(yáng)極電極反應(yīng)式為____________， 溶液 pH___________(填增大，減小或不變）

(2）電解法制取 Na2FeO4，同時(shí)可獲得氫氣：Fe+2H2O+2OH-FeO42-+3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的 FeO42-，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過(guò)高，鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。

① 陽(yáng)極電極反應(yīng)式__________________，電解一段時(shí)間后，c(OH-）降低的區(qū)域在____________(填“陰極室”或“陽(yáng)極室”）。

② 電解過(guò)程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，其原因是________________。

③c(Na2FeO4）隨初始c(NaOH）的變化如圖2，分析N點(diǎn)c(Na2FeO4）低于最高值的原因___________。

Answer 1

【答案】

(1）2H++2e-=H2↑；或2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

4OH-－4e-=O2↑+2H2O或2H2O－4e-=O2↑+4H+；不變；

(2）①Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O；陽(yáng)極室；

②防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低；

③N點(diǎn)：c(OH-）過(guò)高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低；

【解析】

試題分析：(1）用石墨電極電解一定量的飽和 Na2CO3溶液，陰極上溶液知道氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H+ + 2e- =H2↑， 陽(yáng)極上氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH-－4e- = O 2↑+2H2O， 電解后仍為碳酸鈉的飽和溶液，溶液 pH不變，故答案為：2H+ + 2e- =H2↑；或2H2O +2e- = H2↑+2OH-；4OH-－4e-=O2↑+2H2O或2H2O－4e-=O2↑+4H+；不變；

(2）①陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)極鐵為活性電極，電極反應(yīng)式為Fe - 6e- + 8OH- = FeO42- + 4H2O，根據(jù)題意鎳電極有氣泡產(chǎn)生是氫離子放電生成氫氣，鐵電極發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的氫氧根離子減少，因此電解一段時(shí)間后，c(OH-）降低的區(qū)域在陽(yáng)極室，故答案為：Fe - 6e- + 8OH- = FeO42- + 4H2O；陽(yáng)極室；

②氫氣具有還原性，根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原．電解過(guò)程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低，故答案為：防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低；

③根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，在M點(diǎn)，c(OH-）低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢，在N點(diǎn)：c(OH-）過(guò)高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低，故答案為： N點(diǎn)：c(OH-）過(guò)高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低。