Question

14．天然礦物芒硝化學式為Na₂SO₄•10H₂O，為無色晶體，易溶于水．該小組同學設想，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，用如圖所示裝置電解硫酸鈉溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學理念．
（1）該電解槽的陰極電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑．
此時通過陰離子交換膜的離子數小于（填“大于”、“小于”或“等于”）通過陽離子交換膜的離子數．
（2）所得到的濃氫氧化鈉溶液從出口（填“A”、“B”、“C”或“D”）D導出．
（3）若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，則該電池負極的電極反應式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）電解時，陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應；根據陰陽離子的移動方向，通過相同電量時，陰陽離子交換的個數判斷．
（2）根據氫氧化鈉生成的電極判斷導出口．
（3）燃料原電池中，負極上還原劑失電子發(fā)生氧化反應，寫出相應的電極反應式，注意結合電解質溶液的酸堿性書寫．

解答 解：（1）電解時，陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應，溶反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑；陽極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽極移動，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動，所以通過相同電量時，通過陰離子交換膜的離子數小于通過陽離子交換膜的離子數．
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；小于；
（2）濃氫氧化鈉溶液在陰極生成，所以在D口導出；故答案為：D；
（3）燃料原電池中，燃料在負極上失電子發(fā)生氧化反應，所以氫氣在負極上失電子于氫氧根結合生成水，電極反應式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，難度不大，注意燃料原電池電極反應式的書寫時，要根據電解質溶液的酸堿性確定生成的離子或物質．