(三) 电化学填空特训
1.含SO2的烟气可用Na2SO3溶液吸收。可将吸收液送至电解槽再生后循环使用。再生电解槽如图所示。a电极上含硫微粒放电的反应式为_________________________________(任写一个)。离子交换膜________(填标号)为阴离子交换膜
。
答案 HSOeq \o\al(－,3)＋H2O－2e－===SOeq \o\al(2－,4)＋3H＋(或SOeq \o\al(2－,3)＋H2O－2e－===SOeq \o\al(2－,4)＋2H＋) c
解析 用亚硫酸钠溶液吸收二氧化硫应该得到亚硫酸氢钠溶液，将亚硫酸氢钠溶液(pH＝6的吸收液)加入电解槽中。右侧是电极的阴极，可以认为是水电离的氢离子得电子转化为氢气，剩余的氢氧根离子与亚硫酸氢根离子反应得到亚硫酸根离子。左侧是电极的阳极，c为阴离子交换膜，亚硫酸氢根离子透过交换膜进入阳极，在阳极上失电子转化为硫酸根，副产物甲为硫酸。所以阳极反应为：HSOeq \o\al(－,3)＋H2O－2e－===SOeq \o\al(2－,4)＋3H＋或SOeq \o\al(2－,3)＋H2O－2e－===SOeq \o\al(2－,4)＋2H＋(溶液中也有一定量的亚硫酸根)。
2.干燥的甲醇可用于制造燃料电池。
(1)研究人员发现利用NaOH干燥甲醇时，温度控制不当会有甲酸钠和H2生成，其反应方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某高校提出用CH3OH—O2燃料电池作电源电解处理水泥厂产生的CO2(以熔融碳酸盐为介质)，产物为C和O2。其阳极电极反应式为_________________________________。
答案 (1)CH3OH＋NaOHeq \o(=====,\s\up7(某温度))HCOONa＋2H2↑
(2)2COeq \o\al(2－,3)－4e－===2CO2＋O2
3.NO可用间接电化学法除去，其原理如图所示：
(1)阴极的电极反应式为____________________________________________________。
(2)吸收塔内发生反应的离子方程式为_______________________________________。
答案 (1)2HSOeq \o\al(－,3)＋2e－＋2H＋===S2Oeq \o\al(2－,4)＋2H2O
(2)2NO＋2S2Oeq \o\al(2－,4)＋2H2O===N2＋4HSOeq \o\al(－,3)
解析 (1)由图可知，阴极上是HSOeq \o\al(－,3)获得电子生成S2Oeq \o\al(2－,4)，酸性条件下还生成水，电极反应式：2HSOeq \o\al(－,3)＋2e－＋2H＋===S2Oeq \o\al(2－,4)＋2H2O。
(2)吸收池中S2Oeq \o\al(2－,4)与NO反应生成N2与HSOeq \o\al(－,3)，反应的离子方程式为2NO＋2S2Oeq \o\al(2－,4)＋2H2O===N2＋4HSOeq \o\al(－,3)。
4.以稀硫酸作电解质溶液，利用电解法将CO2转化为乙烯的装置如图所示。M电极的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
工作一段时间后，阳极室中溶液的pH________(填'增大''不变'或'减小')。
答案 2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O 减小
解析 CO2转化为乙烯，碳元素化合价降低，得电子被还原，发生还原反应。所以M电极的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O；因为阳极的电极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，氢离子浓度增加，所以工作一段时间后，阳极室中溶液的pH减小。
5.我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S＋O2===H2O2＋S↓。
已知甲池中发生的反应：
(1)装置中H＋从________移向________(填'甲池'或'乙池')。
(2)乙池溶液中发生的反应为________________________________________________。
答案 (1)乙池 甲池
(2) H2S＋Ieq \o\al(－,3)===3I－＋S↓＋2H＋
解析 (1)从示意图中看出，电子流向碳棒一极，该极为正极，氢离子从乙池移向甲池。
(2)乙池溶液中，硫化氢与Ieq \o\al(－,3)发生氧化还原反应：硫化氢失电子变为硫单质，Ieq \o\al(－,3)得电子变为I－，离子反应为H2S＋Ieq \o\al(－,3)===3I－＋S↓＋2H＋。
6.利用电解装置也可进行烟气处理，如图可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NHeq \o\al(＋,4)和SOeq \o\al(2－,4)，阳极的电极反应式为___________________________________________________________；
物质A是________(填化学式)。
答案 SO2＋2H2O－2e－===SOeq \o\al(2－,4)＋4H＋ H2SO4
解析 根据题目叙述，结合装置可知阳极反应物为SO2，生成物为SOeq \o\al(2－,4)，所以阳极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SOeq \o\al(2－,4)＋4H＋，而阴极反应为NO＋6H＋＋5e－===NHeq \o\al(＋,4)＋H2O，所以总反应式为2NO＋5SO2＋8H2O===(NH4)2SO4＋4H2SO4，由此反应方程式可知，装置中的物质A是H2SO4。
7.工业上常采用除杂效率高的吸收—电解联合法，除去天然气中的杂质气体H2S，并转化为可回收利用的单质硫，其装置如下图所示。
通电前，先通入一段时间含H2S的甲烷气，使部分NaOH吸收H2S转化为Na2S，再接通电源，继续通入含杂质的甲烷气，并控制好通气速率。装置中右端碳棒为______极，左端碳棒上的电极反应为______________________________________________________________，
右池中的c(NaOH)∶c(Na2S)________(填'增大''基本不变'或'减小)。
答案 阳 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑(或2H＋＋2e－===H2↑) 基本不变
解析 装置中右端硫离子失电子转化为硫单质，硫元素被氧化，则右端碳棒为阳极，左端碳棒为阴极产生氢气，阴极的电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑；再接通电源，继续通入含杂质的甲烷气，并控制好通气速率，右池中的c(NaOH)∶c(Na2S)基本不变。
8.电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co2＋ 氧化成Co3＋，然后Co3＋将甲醇氧化成CO2和H＋(用石墨烯吸附除去Co2＋)。现用如图所示装置模拟上述过程，请写出：
(1)阴极的电极反应式：_____________________________________________________。
(2)除去甲醇的离子方程式：_________________________________________________。
答案 (1)2H＋＋2e－===H2↑ (2)6Co3＋＋CH3OH＋H2O===CO2↑＋6H＋＋6Co2＋
解析 (1)通电后，电解池中水电离产生的氢离子得电子产生氢气，阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；(2)将Co2＋氧化成Co3＋，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2＋－e－===Co3＋；以Co3＋作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2＋，结合原子守恒与电荷守恒可知，还原生成H＋，配平书写离子方程式：6Co3＋＋CH3OH＋H2O===CO2↑＋6Co2＋＋6H＋。
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