Question

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

Ⅰ.以圖1的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（1）若開始時(shí)打開開關(guān)K2，閉合開關(guān)K1，則該裝置為__________（填裝置名稱）。

（2）若開始時(shí)打開開關(guān)K1，閉合開關(guān)K2，則：

①U型管里總反應(yīng)的離子方程式為____________________。

②對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是_________（填序號(hào)）。

A．溶液中Na+向B極移動(dòng)

B．從A極處逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變藍(lán)

C．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

D．若標(biāo)準(zhǔn)狀況下從A極逸出2.24L氣體，則外電路上通過的電子數(shù)目約為0.2NA

Ⅱ.以圖2的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（3）該小組同學(xué)認(rèn)為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖2裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀（電解槽內(nèi)的陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過）。

①該電解槽的陽極反應(yīng)式為___________________。單位時(shí)間內(nèi)通過陰離子交換膜的離子數(shù)______（填“大于”、“小于”或“等于”）通過陽離子交換膜的離子數(shù)。

②從出口D導(dǎo)出的溶液是____（填化學(xué)式）。

Answer 1

【答案】原電池 2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑ D 4OH－－4e－＝2H2O+O2↑（或2H2O—4e－= O2↑+4H+） 小于 KOH

【解析】

I．（1）若開始時(shí)打開開關(guān)K2，閉合開關(guān)K1，該裝置為原電池，發(fā)生吸氧腐蝕；
（2）若開始時(shí)打開開關(guān)K1，閉合開關(guān)K2，該裝置為電解池，石墨作陽極，鐵作陰極，
①陽極上氯離子發(fā)生生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣；
②A．溶液中Na+向陰極移動(dòng)；
B．氯氣能置換出碘，碘與淀粉試液變藍(lán)色，氫氣沒有此功能；
C．根據(jù)“析出什么加入什么”的原則判斷；
D．A極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑，根據(jù)生成氫氣的物質(zhì)的量分析轉(zhuǎn)移電子數(shù)；
II．（3）①電解硫酸鉀溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣；根據(jù)電荷守恒判斷交換離子數(shù)多少；
②電解時(shí)，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)溶液中產(chǎn)生氫氧化鉀從D口導(dǎo)出。

I．(1)若開始時(shí)打開開關(guān)K2，閉合開關(guān)K1，該裝置沒有外接電源，且能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，符合原電池的構(gòu)成條件，則為原電池，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，
因此，本題正確答案是：原電池；
(2)若開始時(shí)打開開關(guān)K1，閉合開關(guān)K2，該裝置為電解池，石墨作陽極，鐵作陰極，

①陽極上氯離子發(fā)生生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)陰極附近還有氫氧根離子生成，所以其電池反應(yīng)式為：2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑，
因此，本題正確答案是：2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑；
②A.溶液中Na+向陰極A電極移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
B.氯氣能置換出碘，碘與淀粉試液變藍(lán)色，氫氣沒有此功能，A逸出的氣體是氫氣，所以不能實(shí)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)，故錯(cuò)誤；
C.陰極上析出氫氣，陽極上析出氯氣，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于析出氯化氫，根據(jù)“析出什么加入什么”的原則知，應(yīng)該向溶液中通入氯化氫氣體，故錯(cuò)誤；
D. A極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑，若標(biāo)準(zhǔn)狀況下從A極逸出2.24L氣體，即產(chǎn)生0.1mol氫氣，則外電路上通過的電子數(shù)目約為0.2NA，故正確；
所以D選項(xiàng)是正確的；
II．(3) ①電解硫酸鉀溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－＝2H2O+O2↑，根據(jù)電荷守恒知，通過陰離子交換膜的離子(SO42-)數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子(K+)數(shù)，

因此，本題正確答案是：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑；小于；
②電解時(shí)，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)溶液中產(chǎn)生氫氧化鉀，氣體從上口C放出，則氫氧化鉀從D口流出，所以從出口D導(dǎo)出的溶液是KOH。
因此，本題正確答案是：KOH。