Question

14．天然礦物芒硝化學(xué)式為Na₂SO₄•10H₂O，為無(wú)色晶體，易溶于水．該小組同學(xué)設(shè)想，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，用如圖所示裝置電解硫酸鈉溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鈉，無(wú)論從節(jié)省能源還是從提高原料的利用率而言都更加符合綠色化學(xué)理念．
（1）該電解槽的陰極電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑．
此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于（填“大于”、“小于”或“等于”）通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)．
（2）所得到的濃氫氧化鈉溶液從出口（填“A”、“B”、“C”或“D”）D導(dǎo)出．
（3）若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鈉溶液組合為氫氧燃料電池，則該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

Answer 1

分析 （1）電解時(shí)，陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)；根據(jù)陰陽(yáng)離子的移動(dòng)方向，通過(guò)相同電量時(shí)，陰陽(yáng)離子交換的個(gè)數(shù)判斷．
（2）根據(jù)氫氧化鈉生成的電極判斷導(dǎo)出口．
（3）燃料原電池中，負(fù)極上還原劑失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，寫(xiě)出相應(yīng)的電極反應(yīng)式，注意結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性書(shū)寫(xiě)．

解答 解：（1）電解時(shí)，陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，溶反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑；陽(yáng)極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動(dòng)，所以通過(guò)相同電量時(shí)，通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)．
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；小于；
（2）濃氫氧化鈉溶液在陰極生成，所以在D口導(dǎo)出；故答案為：D；
（3）燃料原電池中，燃料在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以氫氣在負(fù)極上失電子于氫氧根結(jié)合生成水，電極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，難度不大，注意燃料原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)時(shí)，要根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性確定生成的離子或物質(zhì)．