Question

电化学手段对于研究物质性质以及工业生产中都有重要价值。

I. 某实验小组利用原电池装置对 FeCl₃与Na₂SO₃的反应进行探究。

装置	实验现象
1 mol/L FeCl3溶液(pH≈1) 1mol/LNa2SO3 溶液(pH≈9)	灵敏电流计指针发生偏转

(1)取少量 FeCl₃溶液电极附近的混合液，加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，证明 FeCl₃转化成_____。

(2)检验另一电极产物的操作及现象是_____。

(3)负极的电极反应式为_____。

II. 工业上用 Na₂SO₄ 溶液吸收工业烟气中的低浓度 SO₂ 形成吸收液后，再采用阳离子膜电解法， 控制电压，电解吸收液可制成产品 S 和 O₂。工作原理示意图如下图

阴极区和阳极区的pH 随时间的变化关系如下图：

(4)阳极反应的电极反应物是 ____。

(5)阳极区 pH 降低的原因是____。(写出一条即可)

(6) 结合电极反应式，说明阴极区 pH 升高的原因_____。(写出一条即可)

Answer

FeCl2 取少量电解液于试管，加入足量的盐酸酸化的氯化钡溶液，若产生白色沉淀则证明有硫酸钠的生成 SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+ H2O 电极反应生成H+ 阴极电极反应式为SO2+4H++4e-=S+2H2O，阴极区不断消耗氢离子并生成水

【解析】

FeCl3与Na2SO3发生氧化还原反应，离子方程式为2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+；根据电解池示意图可知，生成氧气的为阳极发生氧化反应，则阴极生成S。

(1)取少量FeCl3溶液电极附近的混合液，加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，说明有亚铁离子产生，证明FeCl3转化成FeCl2。

(2)另一电极发生氧化反应生成硫酸钠，检验硫酸根离子的操作为取少量电解液于试管，加入足量的盐酸酸化的氯化钡溶液，若产生白色沉淀则证明有硫酸钠的生成。

(3)负极发生氧化反应，亚硫酸钠中硫元素化合价升高发生氧化反应生成硫酸钠，电极反应式为SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+。

(4)根据电解池装置示意图，生成氧气一极为阳极，阳极的pH不断降低可知反应生成H+，据此判断阳极反应为2H2O-4e-=4H++O2，电极反应物是H2O。

(5) 阳极电极反应生成H+，故阳极区 pH 降低。

(6) 阴极发生还原反应，二氧化硫与氢离子反应生成S和水，电极反应式为SO2+4H++4e-=S+2H2O，阴极区不断消耗氢离子并生成水，故pH 升高。