Question

.(16分)某課外活動(dòng)小組同學(xué)用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問(wèn)題。

(1)若開始時(shí)開關(guān)K與a連接，則B極的電極反應(yīng)式為                         。

(2)若開始時(shí)開關(guān)K與b連接，則B極的電極反應(yīng)式為      ，總反應(yīng)的離子方程式為                  ，有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的下列說(shuō)法正確的是(填序號(hào))            。

①溶液中Na⁺向A極移動(dòng)     ②從A極處逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)KI淀粉試紙變藍(lán)   ③反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度   ④若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24 L氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子

(3)該小組同學(xué)模擬工業(yè)上用離子交換膜法制燒堿的方法，設(shè)想用下圖裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。

①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為            。此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)      (填“大于”或“小于”或“等于”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。

②制得的氫氧化鉀溶液從                                                              出口            (填寫“A”、“B”、“C”、“D”)導(dǎo)出。

③通電開始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因                        。

④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的電極反應(yīng)式為                       。

 

Answer 1

【答案】

共16分

        (1)Fe －2e = Fe²⁺      （2分）   (2)2H⁺ + 2e^- = H₂↑    （2分）     

2Cl^- + 2H₂O  電解  2OH^- + H₂↑ + Cl₂↑�。�2分）      ② （1分）

(3)①4OH^--4e^-=2H₂O + O₂↑  （2分）      ﹤   （2分） 

②  D  （1分）   ③ H⁺放電，促進(jìn)水的電離，OH^-濃度增大  （2分）

④ O₂ + 2H₂O + 4e^- = 4OH^-   （2分）

【解析】(1)若開始時(shí)開關(guān)K與a連接時(shí)，組成原電池，B極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe －2e = Fe²⁺  ；(2)若開始時(shí)開關(guān)K與b連接時(shí)組成電解池，B極為陰極，H⁺和Na+向B極移動(dòng)，H⁺得電子，電極反應(yīng)式為2H⁺ + 2e^- = H₂↑，A極Cl^-失去電子，逸出Cl₂，能使?jié)駶?rùn)KI淀粉試紙變藍(lán)，總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^- + 2H₂O  電解  2OH^- + H₂↑ + Cl₂↑；B極生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L氣體，即0.1mol H₂，轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，但是溶液中無(wú)電子轉(zhuǎn)移。反應(yīng)一段時(shí)間后通入氯化氫氣體可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度。選擇②；

(3)陽(yáng)極氫氧根和硫酸根中氫氧根失去電子，4OH^--4e^-=2H₂O + O₂↑；此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的是OH^- 、SO₄^2-，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的是K ⁺、H⁺，OH^-和 H⁺ 相等，SO₄^2- 是K ⁺的一半，所以通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。

通電開始后陰極H⁺放電，促進(jìn)水的電離，OH^-濃度增大。

④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，電池正極反應(yīng)掉O₂，電極反應(yīng)式為O₂ + 2H₂O + 4e^- = 4OH^-。