Question

Ⅰ、某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。

（1）如图1为某实验小组设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过________mol电子。

（2）如图，其他条件不变，若将乙烧杯中的CuCl₂溶液换为NH₄Cl溶液，则石墨电极的电极反应方程式为_____________________

（3）如图，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如下图所示乙装置中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应方程式为_____________________

Ⅱ、氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：

（1）与汽油等燃料相比，氢气作为燃料的两个明显的优点是________________（写两点）

（2）化工生产的副产品也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na₂FeO₄，同时获得氢气。总反应方程式为：Fe+2H₂O+2OH⁻FeO₄²⁻+3H₂↑，工作原理如下图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO₄²⁻，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，任选M、N两点中的一点，分析c(Na₂FeO₄)低于最高值的原因：_____________。

Answer

Ⅰ、（1）0.2mol （2）2NH4++2e-＝2NH3↑+H2↑ （3）2Cl--2e-＝Cl2↑

Ⅱ、（1）燃烧热值高 燃烧无污染 是可再生能源 （写两点）（2）①阳极室

②防止生成的H2与高铁酸钠反应，使高铁酸钠的产率降低

③M点：氢氧根浓度偏小，高铁酸钠的稳定性差，且反应较慢；

N点：氢氧根浓度较大，铁电极上容易生成氢氧化铁，使高铁酸钠的产率降低

【解析】

试题分析：Ⅰ、（1）图1为原电池反应，Fe为负极，发生：Fe-2e－=Fe2＋，石墨为正极，发生Cu2++2e-=Cu，总反应式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu；一段时间后，两电极质量相差12g，则

Fe+Cu2+=Fe2++Cu 两极质量差△m 转移电子

56g 64g 56g+64g=120g 2mol

12g n

则：n=0.2mol。

（2）若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，溶液呈酸性，铵根在正极放电，电极反应式为2NH4++2e-＝2NH3↑+H2↑；

（3）若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，甲装置为铁的吸氧腐蚀，铁为负极，铜为正极，正极发生 O2+2H2O+4e-＝4OH-，呈碱性，滴加酚酞，溶液变红，则乙装置铜为阳极，石墨为阴极，乙为电解池装置，阳极发生2Cl--2e-＝Cl2↑。

Ⅱ、（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点有污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高等；（2）①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；

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；

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。

【考点定位】本题综合考查原电池和电解池知识，

【名师点晴】该题侧重于电化学知识的综合运用的考查，明确原电池和电解池的工作原理、注意明确电极反应方程式的书写方法，为解答该题的关键。难点是电极反应式的书写，解答时注意分析正负极、阴阳极的判断方法以及溶液酸碱性、是否存在交换膜以及是否是熔融电解质等。