Question

17．電化學原理在生產生活中應用十分廣泛．請回答下列問題：

（1）通過SO₂傳感器可監(jiān)測大氣中SO₂的含量，其工作原理如圖1所示．
①固體電解質中O^2-向負極移動（填“正”或“負”）．
②寫出V₂O₅電極的電極反應式：SO₂-2e^-+O^2-=SO₃．
（2）如圖2所示裝置I是一種可充電電池，裝置Ⅱ是一種以石墨為電極的家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器．裝置I中離子交換膜只允許Na⁺通過，充放電的化學方程式為：2Na₂S₂+NaBr₃$?_{充電}^{放電}$Na₂S₄+3NaBr
①負極區(qū)電解質為：Na₂S₂、Na₂S₄（用化學式表示）
②家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器發(fā)生反應的離子方程為Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ClO^-+H₂↑．
③閉合開關K，當有0.04mol Na⁺通過離子交換膜時，a電極上析出的氣體在標準狀況下體積為448mL．
（3）如圖3Ⅰ、Ⅱ分別是甲、乙兩組同學將反應“AsO₄^3-+2I^-+2H⁺?AsO₃^3-+I₂+H₂O”設計成的原電池裝置，其中C₁、C₂均為碳棒．甲組向圖Ⅰ燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸或40%NaOH溶液，電流表指針都不發(fā)生偏轉；乙組經思考后先添加了一種離子交換膜，然后向圖Ⅱ燒杯右側中逐滴加入適量濃鹽酸或適量40%NaOH溶液，發(fā)現(xiàn)電流表指針都發(fā)生偏轉．
①甲組電流表指針都不發(fā)生偏轉的原因是氧化還原反應在電解質溶液中直接進行，沒有電子沿導線通過．
②乙組添加的是陽（填“陰”或“陽”）離子交換膜．

Answer 1

分析 （1）①原電池中陰離子移向負極；
②在V₂O₅電極上，SO₂失電子發(fā)生氧化反應生成SO₃；
（2）①原電池的負極發(fā)生氧化反應；
②電解氯化鈉溶液生成NaOH、氯氣和氫氣，氯氣與氫氧化鈉反應生成次氯酸鈉和氯化鈉；
③a極生成氯氣，b極生成氫氣，當有0.04mol Na⁺通過離子交換膜時，有0.04mol氫離子放電；
（3）①甲組向圖Ⅰ燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸，發(fā)生氧化還原反應，不發(fā)生原電池反應；
②乙組向圖ⅡB燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸或40%NaOH溶液，發(fā)生原電池反應，A中發(fā)生I₂+2e^-═2I^-，為正極反應，而B中As化合價升高，發(fā)生氧化反應，以此分析．

解答 解：（1）①原電池中陰離子移向負極，故答案為：負；
②在V₂O₅電極上，SO₂失電子發(fā)生氧化反應生成SO₃，電極方程式為：SO₂-2e^-+O^2-=SO₃，故答案為：SO₂-2e^-+O^2-=SO₃；
（2）①原電池的負極發(fā)生氧化反應，所含元素化合價升高，所以負極區(qū)電解質為：Na₂S₂、Na₂S₄，故答案為：Na₂S₂、Na₂S₄；
②電解氯化鈉溶液生成NaOH、氯氣和氫氣，氯氣與氫氧化鈉反應生成次氯酸鈉和氯化鈉，總反應的離子方程式為Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ClO^-+H₂↑，故答案為：Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ClO^-+H₂↑；
③a極生成氯氣，b極生成氫氣，當有0.04mol Na⁺通過離子交換膜時，有0.04mol氫離子放電，生成氫氣0.02mol，標準狀況下體積為：0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL，故答案為：448；
（3）①甲組操作時，兩個電極均為碳棒，不發(fā)生原電池反應，則微安表（G）指針不發(fā)生偏轉，故答案為：氧化還原反應在電解質溶液中直接進行，沒有電子沿導線通過；
②乙組向圖ⅡB燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸或40%NaOH溶液，發(fā)生原電池反應，A中發(fā)生I₂+2e^-═2I^-，為正極反應，而B中As化合價升高，發(fā)生氧化反應，添加了陽離子交換膜，故答案為：陽．

點評 本題考查了原電池電解池相關知識以及電極反應式書寫和電解計算，題目難度較大．