Question

18．某小組同學(xué)設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鉀．
（1）X極與電源的正極（填“正”或“負(fù)”）極相連，氫氣從C（填“A”、“B”、“C”或“D”）口導(dǎo)出．
（2）離子交換膜只允許一類離子通過，則M為陰離子（填“陰離子”或“陽離子”）
（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（石墨為電極），則電池負(fù)極的反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O．
（4）若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下制得11.2L氫氣，則生成硫酸的質(zhì)量是49g，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6.02×10²³．

Answer 1

分析 （1）（2）目的是用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鉀，由裝置圖可知，硫酸應(yīng)在左室得到，KOH在右室得到，左室為陽極室，氫氧根離子放電生成氧氣，M為陰離子交換膜，硫酸根離子通過陰離子交換膜進(jìn)入左室，右室為陰極室，氫離子放電生成氫氣，N為陽離子交換膜，鉀離子通過陽離子交換膜進(jìn)入右室；
（3）將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池（石墨為電極），負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣再負(fù)極失去電子，堿性條件下生成水；
（4）計(jì)算氫氣物質(zhì)的量，根據(jù)H元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，左室發(fā)生反應(yīng)：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算H⁺的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算算硫酸質(zhì)量．

解答 解：目的是用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鉀，由裝置圖可知，硫酸應(yīng)在左室得到，KOH在右室得到，左室為陽極室，氫氧根離子放電生成氧氣，M為陰離子交換膜，硫酸根離子通過陰離子交換膜進(jìn)入左室，右室為陰極室，氫離子放電生成氫氣，N為陽離子交換膜，鉀離子通過陽離子交換膜進(jìn)入右室．
（1）X為陽極，連接電源的正極，右室生成氫氣，從C口導(dǎo)出，
故答案為：正；C；
（2）由上述分析可知，M為陰離子交換膜，
故答案為：陰離子；
（3）將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池（石墨為電極），負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣再負(fù)極失去電子，堿性條件下生成水，負(fù)極電極反應(yīng)式為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；
（4）生成氫氣物質(zhì)的量為$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，轉(zhuǎn)移電子為0.5mol×2=1mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為6.02×10²³，左室發(fā)生反應(yīng)：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，生成氫離子為1mol，則得到硫酸為$\frac{1mol}{2}$=0.5mol，故得到硫酸質(zhì)量為0.5mol×98g/mol=49g，
故答案為：49；6.02×10²³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理應(yīng)用及有關(guān)計(jì)算，關(guān)鍵是根據(jù)裝置圖與電解原理判斷陽極與陰極，理解掌握離子放電順序，掌握電化學(xué)計(jì)算中電子轉(zhuǎn)移守恒應(yīng)用．