Question

【題目】根據(jù)電化學(xué)知識回答下列問題。

Ⅰ、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_____（填正或負(fù)）極相連，氫氣從____ （選填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________（填陰離子或陽離子，下同）交換膜，N為________交換膜。

(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），則電池正極的電極反應(yīng)式為___________________

Ⅱ、鉛蓄電池是常見的二次電池，其放電反應(yīng)和充電反應(yīng)表示如下：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)

寫出它放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式______________________________________；

充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)式______________________________________________。

Answer 1

【答案】正 C 陰離子 陽離子 O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－＝PbSO4＋2H2O PbSO4 + 2e- = Pb + SO42-

【解析】

Ⅰ（1）根據(jù)加入的物質(zhì)可知，X電極附近生成硫酸，Y電極附近生成氫氧化鉀去分析陰陽極；
（2）電解過程中，電解質(zhì)溶液中陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)；
（3）原電池中正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
Ⅱ 由鉛蓄電池的總反應(yīng)PPb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)可知，放電時(shí)，Pb被氧化，應(yīng)為電池負(fù)極反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Pb-2e-+SO42-=PbSO4，正極上PbO2得電子被還原，電極反應(yīng)式為PbO2+SO42-+2e-+4H+＝PbSO4+2H2O，在充電時(shí)，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式和放電時(shí)的正極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式和放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，以此解答該題。

Ⅰ（1）題圖中左邊加入含硫酸的水，右側(cè)加入含KOH的水，說明左邊制硫酸，右邊制備KOH溶液，氫氧根離子在陽極放電，同時(shí)電解后溶液呈酸性，氫離子在陰極放電，同時(shí)電解后溶液呈堿性，則X為陽極，Y為陰極，所以X連接電源正極；Y電極上氫離子放電生成氫氣，所以氫氣從C口導(dǎo)出；
答案：正；C；
（2）OH-在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，使左邊溶液中H+增多，為了使溶液呈電中性，硫酸鉀溶液中的SO42-通過M交換膜向左邊遷移，即M為陰離子交換膜；H+在Y極發(fā)生還原反應(yīng)，使右邊溶液中OH-增多，硫酸鉀溶液中K+向右遷移，N為陽離子交換膜；
答案：陰離子；陽離子；
（3）氫氧燃料堿性電池中，通入氧氣的電極是正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－；

答案：O2＋2H2O＋4e－=4OH－

Ⅱ 由鉛蓄電池的總反應(yīng)PPb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)可知，放電時(shí)，Pb被氧化，應(yīng)為電池負(fù)極反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Pb-2e-+SO42-=PbSO4，正極上PbO2得電子被還原，電極反應(yīng)式為PbO2+SO42-+2e-+4H+＝PbSO4+2H2O，在充電時(shí)，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式和放電時(shí)的正極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式和放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)互為逆反應(yīng)；

答案：PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－＝PbSO4＋2H2O PbSO4 + 2e- = Pb + SO42-