Question

很多电解过程都会产生氢气。

(1）在 25℃时，用石墨电极电解一定量的饱和 Na₂CO₃溶液，则阴极的电极反应式为___________， 阳极电极反应式为____________， 溶液 pH___________(填增大，减小或不变）

(2）电解法制取 Na₂FeO₄，同时可获得氢气：Fe+2H₂O+2OH^-FeO₄^2-+3H₂↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的 FeO₄^2-，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na₂FeO₄只在强碱性条件下稳定，易被H₂还原。

① 阳极电极反应式__________________，电解一段时间后，c(OH^-）降低的区域在____________(填“阴极室”或“阳极室”）。

② 电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是________________。

③c(Na₂FeO₄）随初始c(NaOH）的变化如图2，分析N点c(Na₂FeO₄）低于最高值的原因___________。

Answer

(1）2H++2e-=H2↑；或2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

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

(2）①Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O；阳极室；

②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；

③N点：c(OH-）过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低；

【解析】

试题分析：(1）用石墨电极电解一定量的饱和 Na2CO3溶液，阴极上溶液知道氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H+ + 2e- =H2↑， 阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为4OH-－4e- = O 2↑+2H2O， 电解后仍为碳酸钠的饱和溶液，溶液 pH不变，故答案为：2H+ + 2e- =H2↑；或2H2O +2e- = H2↑+2OH-；4OH-－4e-=O2↑+2H2O或2H2O－4e-=O2↑+4H+；不变；

(2）①阳极发生氧化反应，阳极铁为活性电极，电极反应式为Fe - 6e- + 8OH- = FeO42- + 4H2O，根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c(OH-）降低的区域在阳极室，故答案为：Fe - 6e- + 8OH- = FeO42- + 4H2O；阳极室；

②氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原．电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低，故答案为：防止Na2FeO4与H2反应使产率降低；

③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH-）低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点：c(OH-）过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低，故答案为： N点：c(OH-）过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低。

考点：考查了电解原理的相关知识。