Question

【題目】某課外活動(dòng)小組同學(xué)用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),試回答下列問(wèn)題:

(1)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接,則B極的電極反應(yīng)為____________________________________。

(2)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接,則B極的電極反應(yīng)為______,總反應(yīng)的離子方程式為________。有關(guān)上述實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是(填序號(hào))___。

①溶液中Na+向A極移動(dòng)�、趶�A極處逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)KI淀粉試紙變藍(lán)�、鄯磻�(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�、苋魳�(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,可以設(shè)想用如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)為______。

此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)______(填“大于”“小于”或“等于”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。

②通電開(kāi)始后,陰極附近溶液pH會(huì)增大,請(qǐng)簡(jiǎn)述原因_______________。

③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)為_____________________。

Answer 1

【答案】2H2O + O2＋4e－＝4OH- 2H＋＋2e－=H2↑ 2Cl－＋2H2O=2OH－＋H2↑＋Cl2↑ ②④ 4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 小于 H＋放電，促進(jìn)水的電離，OH－濃度增大 O2＋2H2O＋4e－=4OH－

【解析】

（1）K與a連接則構(gòu)成原電池，活潑金屬作負(fù)極，即鐵是負(fù)極，石墨是正極，因此是鐵的吸氧腐蝕，所以A極電極反應(yīng)式為2H2O + O2＋4e－＝4OH-。

（2）開(kāi)關(guān)K與b連接，則構(gòu)成電解池，電解飽和食鹽水。石墨和電源正極相連，作陽(yáng)極，氯離子放電生成氯氣。鐵和電源負(fù)極相連，作陰極，氫離子發(fā)生，生成氫氣，所以B極電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑�？偡磻�(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。電解池中陽(yáng)離子向陰極方向移動(dòng)，①不正確。A處得到氯氣，氯氣氧化碘化鉀生成單質(zhì)碘，碘遇淀粉顯藍(lán)色，②正確。根據(jù)總反應(yīng)式可知，從溶液中放出的是氫氣和氯氣，所以要恢復(fù)原狀態(tài)，需要通入氯化氫氣體，③不正確。B極產(chǎn)生的2.24 L氣體是氫氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0.1mol，根據(jù)2H＋＋2e－=H2可知，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，④正確。

（3）根據(jù)裝置圖可判斷，A和電源正極相連，作陽(yáng)極，溶液中的OH-放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH-- 4e-= 2H2O + O2↑。D和電源的負(fù)極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電，生成氫氣，電極反應(yīng)式為4H＋＋4e－=2H2。此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子是SO42－，過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子是K＋,根據(jù)電荷守恒可知，陰離子數(shù)目小于陽(yáng)離子數(shù)目。氫離子在陰極放電，促進(jìn)水的電離，OH－濃度增大，因此陰極的pH增大。氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，氧氣做正極，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－。