Question

11．用惰性電極電解物質(zhì)的量比為2：1的NaCl與NaHCO₃混合溶液，溶液pH變化如圖1所示．
（1）在0→t₁時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)電極上的電極反應(yīng)式為：
陽(yáng)極2Cl^--2e^-=Cl₂↑    陰極2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-
（2）用離子方程式表示：a點(diǎn)pH＞7原因：NaHCO₃中HCO₃^-水解能力大于電離能力而導(dǎo)致溶液呈堿性
0→t₁時(shí)間內(nèi)，溶液pH升高比較緩慢的原因：碳酸鈉水解能力大于碳酸氫鈉導(dǎo)致溶液堿性增強(qiáng)但水解程度仍然不大
（3）從原溶液中溶質(zhì)數(shù)量變化角度上看，t₁時(shí)刻的意義是：說明該時(shí)刻生成的NaOH恰好將NaHCO₃完全轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，溶液中的溶質(zhì)為NaCl、Na₂CO₃
（4）有人利用電解原理開發(fā)出了一種家用“84”消毒液（有效成分為NaClO）發(fā)生器（構(gòu)造如圖2），在制備該消毒液時(shí)，a電極應(yīng)該連接在電源的負(fù)極上，電極反應(yīng)式為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-
若兩個(gè)電極一種是鐵、一種是石墨，則b極材料是石墨，電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

Answer 1

分析 （1）在0→t₁時(shí)間內(nèi)，陽(yáng)極上Cl^-放電生成Cl₂，陰極上H₂O放電生成H₂，同時(shí)陰極附近有OH^-生成，陰極附近發(fā)生的反應(yīng)為OH^-+HCO₃^-=CO₃^2-+H₂O，導(dǎo)致溶液pH升高；
（2）a點(diǎn)溶液中溶質(zhì)為NaCl與NaHCO₃，NaHCO₃中HCO₃^-水解能力大于電離能力而導(dǎo)致溶液呈堿性；0→t₁時(shí)間內(nèi)，生成的OH^-和HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-，碳酸鈉水解能力大于碳酸氫鈉導(dǎo)致溶液堿性增強(qiáng)但水解程度仍然不大；
（3）0→t₁時(shí)間內(nèi)，溶液中的溶質(zhì)先是NaCl與NaHCO₃，隨著電解的進(jìn)行，溶液中n（NaCl）、n（NaHCO₃）減少、n（Na₂CO₃）增加，t₁時(shí)刻時(shí)，生成的NaOH恰好將NaHCO₃完全轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃；
（4）電解氯化鈉溶液制取NaClO溶液，陽(yáng)極上生成Cl₂，陰極上生成H₂，同時(shí)陰極附近有NaOH生成，生成的Cl₂和NaOH反應(yīng)生成NaClO，為了Cl₂和NaOH充分接觸，生成的Cl₂應(yīng)該通過溶液和NaOH反應(yīng)，所以b電極上生成Cl₂，a電極上生成H₂，陽(yáng)極上應(yīng)該用石墨作電極，陰極上用Fe作電極．

解答 解：（1）在0→t₁時(shí)間內(nèi)，陽(yáng)極上Cl^-放電生成Cl₂，陰極上H₂O放電生成H₂，同時(shí)陰極附近有OH^-生成，陰極附近發(fā)生的反應(yīng)為OH^-+HCO₃^-=CO₃^2-+H₂O，導(dǎo)致溶液pH升高，陽(yáng)極、陰極反應(yīng)式分別為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑、2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；（2）a點(diǎn)溶液中溶質(zhì)為NaCl與NaHCO₃，NaHCO₃中HCO₃^-水解能力大于電離能力而導(dǎo)致溶液呈堿性，所以溶液的pH＞7；0→t₁時(shí)間內(nèi)，生成的OH^-和HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-，碳酸鈉水解能力大于碳酸氫鈉導(dǎo)致溶液堿性增強(qiáng)但水解程度仍然不大，所以0→t₁時(shí)間內(nèi)，溶液pH升高比較緩慢，
故答案為：NaHCO₃中HCO₃^-水解能力大于電離能力而導(dǎo)致溶液呈堿性；碳酸鈉水解能力大于碳酸氫鈉導(dǎo)致溶液堿性增強(qiáng)但水解程度仍然不大；
（3）0→t₁時(shí)間內(nèi)，溶液中的溶質(zhì)先是NaCl與NaHCO₃，隨著電解的進(jìn)行，溶液中n（NaCl）、n（NaHCO₃）減少、n（Na₂CO₃）增加，t₁時(shí)刻時(shí)，生成的NaOH恰好將NaHCO₃完全轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，溶液中的溶質(zhì)為NaCl、Na₂CO₃，
故答案為：說明該時(shí)刻生成的NaOH恰好將NaHCO₃完全轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，溶液中的溶質(zhì)為NaCl、Na₂CO₃；
（4）電解氯化鈉溶液制取NaClO溶液，陽(yáng)極上生成Cl₂，陰極上生成H₂，同時(shí)陰極附近有NaOH生成，生成的Cl₂和NaOH反應(yīng)生成NaClO，為了Cl₂和NaOH充分接觸，生成的Cl₂應(yīng)該通過溶液和NaOH反應(yīng)，所以b電極上生成Cl₂，a電極上生成H₂，陽(yáng)極上應(yīng)該用石墨作電極，陰極上用Fe作電極，則a是陰極、b是陽(yáng)極，
a連接電源負(fù)極、b連接電源正極，a電極反應(yīng)式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，b電極材料是石墨，電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案為：負(fù)；2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；石墨；2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電解原理，為高頻考點(diǎn)，明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是判斷（4）題中陰陽(yáng)極，要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析解答，易錯(cuò)點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，題目難度中等．