Question

14．電化學(xué)技術(shù)在日常生活、化工生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等方面都有重要研究和應(yīng)用．

（1）有學(xué)者想以圖1所示裝置將CO₂轉(zhuǎn)化為重要的化工原料甲醇，電解質(zhì)為稀硫酸，特殊電極材料不參與反應(yīng)．A為CO₂，B為H₂，電池總反應(yīng)式為CO₂+3H₂═CH₃OH+H₂O，
①正極反應(yīng)式為CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O；
②反應(yīng)時(shí)溶液中H⁺通過(guò)質(zhì)子膜向左（填“左”或“右”）槽移動(dòng)；
（2）高鐵酸酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型凈水劑，用電解法可以直接制取高鐵酸鈉，電解裝置如圖2所示．
①a為電池負(fù)極（填“正”或“負(fù)”）；
②陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；
③當(dāng)制得99.6g高鐵酸鈉時(shí)，陽(yáng)極區(qū)OH^-的變化量為1.2mol；
④你認(rèn)為高鐵酸鈉作為一種新型凈水劑的理由可能是AC．
A．高鐵酸鈉具有強(qiáng)氧化性，能消毒殺菌
B．高鐵酸鈉溶于水形成一種膠體，具有較強(qiáng)的吸附性
C．高鐵酸鈉在消毒殺菌時(shí)被還原生成Fe³⁺，水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體能吸附懸浮雜質(zhì)．

Answer 1

分析 （1）①正極上是二氧化碳得電子發(fā)生還原反應(yīng)，在氫離子參與下生成甲醇與水；
②陽(yáng)離子稱向電池的正極；
（2）①電解時(shí)，鐵棒作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)才可能生成Na₂FeO₄，則碳棒作正極，據(jù)此判斷a的電極；
②鐵失電子和氫氧根離子生成高鐵酸根離子和水；
③99.6g高鐵酸鈉的物質(zhì)的量為0.6mol，根據(jù)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式進(jìn)行計(jì)算；
④高鐵酸根離子有強(qiáng)氧化性，被還原生成的三價(jià)鐵離子能發(fā)生生成膠體，膠體具有吸附性．

解答 解：（1）①A為CO₂，B為H₂，電池總反應(yīng)式為CO₂+3H₂=CH₃OH+H₂O，正極上是二氧化碳得電子發(fā)生還原反應(yīng)，在氫離子參與下生成甲醇與水，電極反應(yīng)式為CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O，
故答案為：CO₂+6H⁺+6e^-=CH₃OH+H₂O；
②陽(yáng)離子稱向電池的正極，所以H⁺通過(guò)質(zhì)子膜向正極，充入A（二氧化碳）的一極為正極，即H⁺通過(guò)質(zhì)子膜向左槽移動(dòng)，
故答案為：左；
（2）①電解時(shí)，鐵棒作陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)才可能生成Na₂FeO₄，則碳棒作陰極，則與陰極相連的a是電源的負(fù)極，
故答案為：負(fù)；
②陽(yáng)極上鐵失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成高鐵酸根離子和水，離子方程式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，
故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；
③99.6g高鐵酸鈉的物質(zhì)的量為0.6mol，根據(jù)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O可知，每產(chǎn)生1mol高鐵酸根離子，要失去6mol電子，此時(shí)從陰極轉(zhuǎn)移6mol氫氧根離子，同時(shí)反應(yīng)中消耗8mol氫氧化根，所以陽(yáng)極區(qū)OH^-的變化量為2mol，所以生成0.6mo高鐵酸鈉，陽(yáng)極區(qū)OH^-的變化量為1.2mol，
故答案為：1.2；
④高鐵酸鈉具有強(qiáng)氧化性，所以能殺菌消毒；高鐵酸鈉能被還原生成鐵離子，鐵離子能水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附性，能吸附懸浮雜質(zhì)，所以能凈水，
故答案為：AC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電解原理和原電池原理，為高考熱點(diǎn)問(wèn)題，難點(diǎn)是圖象分析，正確判斷各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，題目難度中等．