
运用相关原理,回答下列问题: I.已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4==Na++H++SO42- 。 (1)在NaHSO4溶液中,c(H+)____c(OH-)+c(SO42-)(填“>”、“=”或“<”,下同);用硫酸氢钠与氢氧化钡溶液制取硫酸钡,若溶液中SO42-完全沉淀,则反应后溶液的pH____7。 (2)将20 mL pH =2的NaHSO4溶液逐滴加入到20 mL 0.1 mol.L-1 Na2CO3溶液中,溶液中发生反应的离子方程式为____。 Ⅱ.(3)工业上电解硫酸锌溶液可实现电解法炼锌(控制条件,使H+难放电、阳极不溶解)。写出有关的电解方程式:___。 (4)将干净的铁片浸在熔化的液态锌中可制得热镀锌铁板,这种铁板具有很强的耐腐蚀能力。镀锌铁板的镀锌层一旦被破坏,锌将作为原电池的___极发生___反应而损耗,铁得到保护。
(1)在NaHSO4溶液中,根据电荷守恒:。由于NaHSO4完全电离生成等物质的量的和,即,代入电荷守恒式可得,因此****。
当SO42-完全沉淀时,NaHSO4与Ba(OH)2按物质的量1:1反应:\(NaHSO_4 + Ba(OH)_2 = BaSO_4↓ + NaOH + H_2O\)。反应后溶液中溶质为NaOH,呈碱性,因此pH>7。
(2)20 mL pH=2的NaHSO4溶液中\(n(H^+)=0.01\ \text{mol/L} \times 0.02\ \text{L}=0.0002\ \text{mol}\),20 mL 0.1 mol/L Na2CO3溶液中\(n(CO_3^{2-})=0.1\ \text{mol/L} \times 0.02\ \text{L}=0.002\ \text{mol}\)。由于\(H^+\)量少,仅发生第一步反应:\(H^+ + CO_3^{2-} = HCO_3^-\)。
(3)电解硫酸锌溶液时,阴极\(Zn^{2+}\)优先放电(\(H^+\)难放电):\(Zn^{2+} + 2e^- = Zn\);阳极OH-放电(阳极不溶解,为惰性电极):\(4OH^- - 4e^- = O_2↑ + 2H_2O\)。总电解方程式为:
\(2ZnSO_4 + 2H_2O \xlongequal{电解} 2Zn + O_2↑ + 2H_2SO_4\)。
(4)锌比铁活泼,镀锌层破坏后,锌作为原电池的负极,发生氧化反应(\(Zn - 2e^- = Zn^{2+}\)),从而保护铁不被腐蚀。
答案
(1)=;>
(2)\(H^+ + CO_3^{2-} = HCO_3^-\)
(3)\(2ZnSO_4 + 2H_2O \xlongequal{电解} 2Zn + O_2↑ + 2H_2SO_4\)
(4)