Question

电解原理在化学工业中有广泛应用。

（1）电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法，电解示意图如图所示，图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过，请回答以下问题：

①图中A极要连接电源的______（填“正”或“负”）极。

②精制饱和食盐水从图中_____位置补充，氢氧化钠溶液从图中____位置流出。（选填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”或“f”）

③电解总反应的离子方程式是___________________________________。

（2）电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NO_x的装置如图所示（图中电极均为石墨电极）。若用NO₂气体进行模拟电解法吸收实验。

①写出电解时NO₂发生反应的电极反应________________________________。

②若有标准状况下2.24LNO₂被吸收，通过阳离子交换膜（只允许阳离子通过）的H⁺为__________mol。

（3）为了减缓钢制品的腐蚀，可以在钢制品的表面镀铝。电解液采用一种非水体系的室温熔融盐，由有机阳离子、A1₂C1₇^-和AlCl₄^-组成。

①钢制品应接电源的________极。

②己知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为________________。

③若改用AlCl₃水溶液作电解液，则阴极电极反应式为_______________________。

Answer

（18分）

（1）①正②ad③2Cl－+2H2OCl2↑+H2↑+2OH－

（2）①NO2－e-＋H2O＝NO3－＋2H+②0.1

（3）①负②4Al2Cl7-＋3e－=Al＋7AlCl4-③2H++2e－＝H2↑

【解析】

试题分析：（1）①电解过程中阳离子向阴移动，则图中A极为阳极，要连接电源的正极。

②B电极为阴极，表面H+发生还原反应，促进水的电离，阴极区产物大量OH-，同时阳极区Cl-发生氧化反应，则精制饱和食盐水从图中a位置补充，氢氧化钠溶液从图中d位置流出。③电解饱和食盐水发生反应的离子方程式是2Cl－+2H2OCl2↑+H2↑+2OH－。

（2）①根据图知，电解时，左室中电极上氢离子放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入的是氮氧化物，生成的硝酸，所以阳极上氮氧化物失电子和水生成硝酸，阳极反应式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；②n（NO2）=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol，阳极反应式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+，有0.2mol氢离子生成，因为有0.1mol硝酸生成，则有0.1mol氢离子通过阳离子交换膜；

（3）①依据电镀原理分析，钢铁上镀铝是利用铝做阳极与电源正极相连，钢铁做阴极与电源负极相连；②由有机阳离子、Al2Cl7-和AlCl4-组成的离子液体做电解液来实现，离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则阴极反应生成铝是发生的还原反应，铝元素化合价降低，分析离子液体成分，结合电荷守恒分析可知是Al2Cl7-得到电子生成，电极反应为：4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlCl4-；

③改用AlCl3水溶液作电解液是溶液中氢离子在阴极放电生成氢气，2H++2e-=H2↑

考点：考查电解原理。