Question

电化学原理被广泛地应用于生产、生活的许多方面。

I．制备氯气

工业中用电解饱和食盐水的方法制备氯气，其原理如下图所示。

(1)此过程中能量转化形式为_____转化为_____(填“化学能”或“电能”)

(2)电极乙为_____(填“阴极”或“阳极”)，A 口生成的气体是_____

(3)电解饱和食盐水的离子方程式是 _____

(4)下列有关氯气的说法中正确的是_____

a．实验室常用排饱和食盐水法收集

b．可使碘化钾溶液变蓝

c．转化为 NaClO、ClO₂ 等含氯化合物可用于杀菌消毒

II．金属防护

某小组同学为探究电极对金属腐蚀与防护的影响，设计如下实验：将饱和食盐水与琼脂(凝固剂，不参与反应)的混合液置于两个培养皿中，向其中滴入少量酚酞溶液和K₃Fe(CN)₆溶液，混合均匀。分别将包裹锌片和铜片的铁钉放入两个培养皿中，观察现象如下。

(5)被腐蚀的是包裹_____的铁钉(填“锌片”或“铜片”)

(6)结合电极反应式解释 i 中现象产生的原因_____

(7)结合以上实验，请对铁制零件的使用提出建议_____

Answer

电能 化学能 阴极 Cl2 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ ac 铜片 锌为负极，发生电极反应Zn-2e-=Zn2+，铁为正极，发生电极反应O2+2H2O+4e-=4OH-，生成的氢氧根离子能使酚酞变红色，没有生成Fe2+，K3Fe(CN)6溶液不能变蓝 在铁表面镀上一层比铁活泼的金属

【解析】

(1)此过程为电解饱和食盐水的方法制备氯气，能量转化形式为电能转化为化学能；

(2) 电解池中阳离子向阴极移动，根据图中Na+的流向可知，电极乙为阴极；电极甲为阳极，Cl-在阳极失去电子生成Cl2，所以A生成的气体是Cl2；

(3)电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，离子方程式是2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；

(4) a．氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，所以实验室常用排饱和食盐水法收集，a正确；

b．氯气能与碘化钾溶液反应生成碘单质，但是没有加淀粉，溶液不能变蓝，b错误；

c．氯气能转化为 NaClO、ClO2 等含氯化合物，NaClO和ClO2具有强氧化性，可用于杀菌消毒，c正确。

答案选ac。

(5)根据图ii中K3Fe(CN)6溶液变蓝，说明ii中生成了Fe2+，铁被腐蚀，所以被腐蚀的是包裹铜片的铁钉；

(6) i 中现象只变红产生的原因：锌和铁形成原电池时，锌比铁活泼，锌为负极，发生电极反应Zn-2e-=Zn2+，铁为正极，发生电极反应O2+2H2O+4e-=4OH-，生成的氢氧根离子能使酚酞变红色，没有生成Fe2+，K3Fe(CN)6溶液不能变蓝；

(7)结合以上实验，活泼金属作原电池负极被氧化，铁作正极被保护，所以铁制零件的使用提出建议在铁表面镀上一层比铁活泼的金属。