电解 pH=1 的 NaCl 溶液做对照实验,记录如下: 序号 IV V 电压/V a>x≥c c>x≥b 阳极现象 无明显变化 无明显变化 检验阳极产物 有 Cl2 无 Cl2 ①NaCl 的浓度是_________mol/L ②IV 中检测 Cl2 的实验方法 ______________________________________________。 ③与 II 对比,得出的结论(写出两点): _____________________________________________。 【答案】(15 分)(1)溶液变红 (2)2Cl— (3)还原 (4)①0.2 ②取少量阳极附近的溶液,滴在淀粉 KI 试纸上,试纸变蓝 ③通过控制电压,证实了产生 Fe3+的两种原因都成立;通过控制电压,验证了 Fe2+先于 Cl-放电 25. 人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如下图。 ①电源的负极为 (填“A”或“B”). 、 。 -2e— =Cl2↑ Cl2+2Fe2+=2Cl—+2Fe3+ ②阳极室中发生的反应依次为 电解亚硫酸钠溶液 一.电解 Na2SO3 溶液 10 【分析】溶液中存在的离子有 H+、OH-、Na+、SO32-.简单分析就是要比较 H+和 Na+得到电子的能力以及 OH-和 SO32-失去电子的能力, 显然产物应该 分别为氢气和硫酸根离子。方程式为: Na2SO3 + H2O = Na2SO4 + H2 【讨论】假如得到氧气,则氧气也能和亚硫酸根离子作用得到硫酸根离子,况且 这里的氧是新生氧,具有 “很强的生命力”。 附:酸性条件下氧气的还原电位是+1.229V;硫酸根和亚硫酸之间的还原 电位是+0.17V。 算了一下, 要得到氧气出现需要 pH=0 (氢离子浓度为 1mol/L) 时亚硫酸浓度低于十的负 36 次方才有可能。 【延伸】 假如这里具有强还原性的离子不是阴离子,又会怎样?因为在电场的作 用下,阳离子是往阴极移动的,使得阳极附近的阳离子浓度降低,影响阳离子的 还原性,而在阴极的发生的还原反应,譬如,氯化亚铁溶液就存在这个问题。 二.电解 FeCl2 溶液 【分析】这里的问题就是刚才提出的问题,亚铁离子在电解时,会“慢慢”移 动到阴极,但毕竟比较少,但不管怎样,在阳极即便得到氯气,生成的氯气也会 和亚铁离子作用得到铁离子,理论分析,电解氯化铁一定会使得溶液先变黄色, 阴极产生气体, 甚至可以得到氢氧化铁沉淀,阳极产生的气体是否能被完成反应 掉?是否有氧气产生?这些有待实验证明。笔者以为,该实验和浓度以及酸碱度 有关。 实验结果(电解 10 分钟):在阴极产生的气体明显比阳极要多,至少要 2 倍 以上,用湿润的 KI 淀粉试纸没有检出 Cl2,也没有感觉到的刺激性气味。随着 电解时间的增加,阳极的溶液颜色不断加深,从浅绿色变化为黄色,黄色溶液不 断向阴极扩散。 阴极附近没有产生白色或者灰绿色的沉淀 (可能电解时间较短) 。 三.电解 FeCl3 溶液 实验现象:阳极与阴极都产生了气泡,但是阳极产生气体的体积约是阴极产 生气体的 3 倍。阳极产生的气体有强烈的刺激性气味。电解质溶液颜色变化不 明显。 分析结论: 阳极 Cl-放电生成 Cl2。 11 阴极则是 Fe3+与 H+同时放电,H+反应程度更大一些。 很明显,以上两种情况出现了矛盾。原因就是两者的浓度有显著的不同,这 里也说明了粒子的氧化性或者还原性显然和浓度关系比较大。 四.电解 K2MnO4 溶液 工业上采用铁和石墨为电极,电解 K2MnO4 溶液制取 KMnO4。 (1)电解时,应以__________作阴极,电解过程中,阴极附近溶液的 pH 将会____________(填增大、减小或不变)。 (2)阳极反应式为_____________________________________。 (3)电解的总化学方程式为_____________________________。 (1)铁 增大 MnO4- (2)MnO42---e- = (3)2K2MnO4+2H2O =2KMnO4+2KOH+H2↑ 注:氢氧根失电子,形成羟基自由基,亚铁离子或者铁离子能与羟基自由基 发生 feton 反应(终产物为 Fe2+),使之分解为水和氧气. (6)工业上用 Na2SO3 吸收尾气中的 SO2,再用右图装置电解(惰性电极)NaHSO3 制 取 H2SO4,阳极电极反应式 __________(填化学式)。 ,阳极区逸出气体的成分为 在这种情况下,由于亚硫酸氢钠并不是在阳极区,因此难以失去电子,则在阳极 得到氧气,并同时得到二氧化硫! 12