Question

【題目】如圖裝置甲是某可充電電池的示意圖，該電池放電的化學方程式為，圖中的離子交換膜只允許通過，C、D、F均為石墨電極，E為銅電極。工作一段時間后，斷開K，此時C、D兩電極產(chǎn)生的氣體體積相同，E電極質(zhì)量減少。

(1)裝置甲的A電極為電池的_______極，電解質(zhì)中的從離子交換膜的_________填“左側(cè)”或“右側(cè)”，下同向離子交換膜的_________遷移；B電極的電極反應式為_______。

(2)裝置乙D電極析出的氣體是___________，體積為___________標準狀況。

(3)若將裝置丙中的NaCl溶液換成和的混合溶液。從反應初始至反應結(jié)束，丙裝置溶液中金屬陽離子物質(zhì)的量濃度與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量的變化關(guān)系如圖所示。

①圖中②表示的是__________填金屬離子符號的變化曲線。

②反應結(jié)束后，若用溶液沉淀丙裝置溶液中的金屬陽離子設(shè)溶液體積為，則至少需要溶液________mL。

(4)該小組運用工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的原理，用如圖所示裝置電解溶液。

①該電解槽的陽極反應式為_____________，通過陰離子交換膜的離子數(shù)_______填“”“”或“”通過陽離子交換膜的離子數(shù)。

②圖中a、b、c、d分別表示有關(guān)溶液的pH，則a、b、c、d由小到大的順序為_________。

③電解一段時間后，B口與C口產(chǎn)生氣體的質(zhì)量比為__________________。

Answer 1

【答案】負 左側(cè) 右側(cè) 或氫氣 224

【解析】

(1)丙為電解池，E為銅電極，E電極質(zhì)量減少，根據(jù)電解原理，E為陽極，F為陰極，A為負極，B為正極；然后根據(jù)電解原理，據(jù)此分析；

(2)裝置乙為電解池，C和D惰性材料作電極，根據(jù)電解原理進行分析；

(3)電解前陽離子是Fe3＋、Fe2＋、H＋，電解過程中陽離子增加Cu2＋，根據(jù)陽離子放電順序Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋，Fe3＋最先放電，電極反應式為Fe3＋＋e－=Fe2＋，Fe3＋減少的物質(zhì)的量與Fe2＋增加的物質(zhì)的量相等，據(jù)此分析；

(4)左端電極反應式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，右端電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，據(jù)此分析；

(1)根據(jù)E的材料為銅，且工作一段時間，銅的質(zhì)量減少，E為陽極，B為正極，A為負極；原電池內(nèi)部陽離子移向正極，即從左側(cè)移向右側(cè)；根據(jù)給定的原電池的總反應，結(jié)合B極為正極可知B極的電極反應式為，

答案為：負；左側(cè)；右側(cè)；；

(2)根據(jù)上述分析可知D極為陰極，所以產(chǎn)生的氣體為氫氣；E電極質(zhì)量減少，所以轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為，D電極反應分為兩個階段，第一階段是銅離子得電子產(chǎn)生銅單質(zhì)，第二階段是氫離子得到電子產(chǎn)生氫氣，因此根據(jù)串聯(lián)電路中電子轉(zhuǎn)移量相等可得氫氣的物質(zhì)的量為，其在標準狀況下的體積為，

答案為：或氫氣；224；

(3)①若將裝置丙中的NaCl溶液改換成和的混合溶液，陽離子放電順序為，最先放電的是，電極方程式為，減小的物質(zhì)的量與增加的物質(zhì)的量相等，則表示的是的變化曲線，表示的是的變化曲線，表示的是的變化曲線，

答案為：；

②電解結(jié)束后，加入NaOH溶液時，溶液中和與NaOH發(fā)生反應，由圖可知共消耗NaOH的物質(zhì)的量為，則至少需要溶液的體積為；

答案為：28；

(4)①根據(jù)裝置圖可知左邊為陽極區(qū)，應為水電離產(chǎn)生的氫氧根失去電子，的電極反應式為；通過陰離子交換膜的離子為SO42－，通過陽離子交換膜的陽離子為K＋，根據(jù)硫酸根和鉀離子所帶電荷數(shù)可知，陽離子數(shù)目多與陰離子數(shù)目，

答案為：；；

②根據(jù)裝置圖分析可知硫酸轉(zhuǎn)化為的硫酸時，硫酸濃度增大，pH減��；的氫氧化鉀轉(zhuǎn)化為的氫氧化鉀時，氫氧化鉀濃度增大，pH增大，因此pH大小關(guān)系為，

答案為：；

③根據(jù)裝置圖分析可知該裝置電解的本質(zhì)是電解水，B口產(chǎn)生氧氣，C口產(chǎn)生氫氣，根據(jù)得失電子守恒可知氧氣和氫氣的質(zhì)量比為，

答案為：。