Question

为探究原电池和电解池的工作原理，某研究性小组分别用如图所示装置进行实验。

甲装置中，a电极的反应式为   _________。 

乙装置中，阴极区产物为____和 ____。

若甲装置作为乙装置的电源，一段时间后，甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为_____ 不考虑气体的溶解。 

某工厂采用电解法处理含的废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，被还原成为，在阴极区生成沉淀除去，工作原理如图：

①写出电解时阳极的电极反应式：_______________。 

②写出被还原为的离子方程式：_______________

Answer

H2＋2OH－－2e－＝2H2O NaOH H2 3:4 Fe－2e－＝Fe2+ +6Fe2++14H+= 2Cr3++6Fe3++7H2O

【解析】

（1）甲装置是燃料电池，通入氢气的a电极为燃料电池的负极，通入氧气的b电极为正极；

（2）乙装置是电解池，与直流电源负极相连的电极为阴极，水在阴极上得到电子发生还原反应生成氢气，同时破坏水的电离平衡；

（3）若甲装置作为乙装置的电源，由得失电子数目守恒计算可得甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比；

（4）①由图可知产生氢气的B电极为电解池的阴极，则A电极为阳极；

②废水中具有强氧化性，酸性条件下，与Fe2+发生氧化还原反应生成Cr3+、Fe3+和H2O。

（1）甲装置是燃料电池，通入氢气的a电极为燃料电池的负极，碱性条件下，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为H2＋2OH－－2e－＝2H2O，故答案为：H2＋2OH－－2e－＝2H2O；

（2）乙装置是电解池，与直流电源负极相连的电极为阴极，饱和食盐水溶液中水在阴极上得到电子发生还原反应生成氢气，同时破坏水的电离平衡，在阴极区云集大量氢氧根离子，则阴极区产物为NaOH和H2，故答案为：NaOH；H2；

（3）若甲装置作为乙装置的电源，由得失电子数目守恒可知，甲池消耗2mol氢气同时消耗1mol氧气，转移4mol电子，乙装置中可以产生2mol氢气和2mol氯气，则一段时间后，甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为3:4，故答案为：3:4；

（4）①由图可知产生氢气的B电极为电解池的阴极，则A电极为阳极，阳极上铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe－2e－＝Fe2+，故答案为：Fe－2e－＝Fe2+；

②废水中具有强氧化性，酸性条件下，与Fe2+发生氧化还原反应生成Cr3+、Fe3+和H2O，反应的离子方程式为+6Fe2++14H+= 2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案为：+6Fe2++14H+= 2Cr3++6Fe3++7H2O。