Question

【題目】（1）氯堿工業是以惰性電極電解飽和食鹽水，制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。

完成下列填空:

①寫出電解飽和食鹽水的離子方程式_________。

②離子交換膜的作用為:__________、__________。

③氫氧化鈉溶液從圖中_____位置流出。(選填a、b、c或d)

（2）已知在強堿性環境中，Fe(OH)3可與KClO溶液作用而生成FeO42-。

①此反應的離子方程式是_________。

②高鐵電池是一種新型的充電電池，總反應為:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,放電時每轉移6mol電子，有_____mol K2FeO4被還原，放電時負極附近溶液的pH_________ (填增大”、“減小”或“不變”); 充電時陽極反應式為:_____。

Answer 1

【答案】 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 阻止OH-進入陽極室，與Cl2發生副反應 阻止陽極產生的Cl2和陰極產生的H2混合發生爆炸 d 2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 2 減小 Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42-+4H2O

【解析】（1）①電解飽和食鹽水的反應為：2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH，對應的離子方程式為：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。

②使用陽離子交換膜進行電解，主要是為了解決兩個問題：1、電解生成氫氣和氯氣，兩種氣體接觸可能會發生爆炸；2、隨著電解的進行，溶液顯堿性，而電解生成的氯氣如果和堿接觸就會發生反應。因此，答案為：阻止OH-進入陽極室，與Cl2發生副反應；阻止陽極產生的Cl2和陰極產生的H2混合發生爆炸。

③陰極上水電離的氫離子得電子轉化為氫氣，剩余水電離的氫氧根離子，同時陽極的鈉離子穿過陽離子交換膜進入陰極，所以在陰極得到大量的氫氧化鈉，所以氫氧化鈉從d口流出。

（2）①強堿性環境中，Fe(OH)3可與KClO溶液作用而生成FeO42-，同時KClO化合價降低，一定轉化為KCl。堿性條件，反應物中應該有氫氧根離子，根據化合價升降相等、電荷守恒和原子個數守恒得到方程式為：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。

②高鐵電池是一種新型的充電電池，總反應為:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，所以負極一定是單質鋅失電子，因為總反應得到氫氧化鋅，所以負極反應為：Zn－2e- + 2OH- = Zn(OH)2，總反應減去負極反應得到正極反應：FeO42-+4H2O+3e-= Fe(OH)3+5OH-。由上，放電時每轉移6mol電子，根據正極反應得到有2mol K2FeO4被還原；根據負極反應，放電時負極消耗氫氧根離子，所以pH減小；將放電的正極反應倒過來就是充電的陽極：Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42-+4H2O。