Question

【題目】某課外活動小組同學用如圖裝置進行實驗,試回答下列問題:

(1)若開始時開關K與a連接,則B極的電極反應為____________________________________。

(2)若開始時開關K與b連接,則B極的電極反應為______,總反應的離子方程式為________。有關上述實驗,下列說法正確的是(填序號)___。

①溶液中Na+向A極移動　②從A極處逸出的氣體能使濕潤KI淀粉試紙變藍　③反應一段時間后加適量鹽酸可恢復到電解前電解質的濃度　④若標準狀況下B極產生2.24 L氣體,則溶液中轉移0.2 mol電子

(3)該小組同學模擬工業上用離子交換膜法制燒堿的方法,可以設想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。

①該電解槽的陽極反應為______。

此時通過陰離子交換膜的離子數______(填“大于”“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數。

②通電開始后,陰極附近溶液pH會增大,請簡述原因_______________。

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，促進水的電離，OH－濃度增大 O2＋2H2O＋4e－=4OH－

【解析】

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

（2）開關K與b連接，則構成電解池，電解飽和食鹽水。石墨和電源正極相連，作陽極，氯離子放電生成氯氣。鐵和電源負極相連，作陰極，氫離子發生，生成氫氣，所以B極電極反應為2H＋＋2e－===H2↑。總反應的離子方程式為2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。電解池中陽離子向陰極方向移動，①不正確。A處得到氯氣，氯氣氧化碘化鉀生成單質碘，碘遇淀粉顯藍色，②正確。根據總反應式可知，從溶液中放出的是氫氣和氯氣，所以要恢復原狀態，需要通入氯化氫氣體，③不正確。B極產生的2.24 L氣體是氫氣，在標準狀況下是0.1mol，根據2H＋＋2e－=H2可知，轉移0.2mol電子，④正確。

（3）根據裝置圖可判斷，A和電源正極相連，作陽極，溶液中的OH-放電生成氧氣，電極反應式為4OH-- 4e-= 2H2O + O2↑。D和電源的負極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電，生成氫氣，電極反應式為4H＋＋4e－=2H2。此時通過陰離子交換膜的離子是SO42－，過陽離子交換膜的離子是K＋,根據電荷守恒可知，陰離子數目小于陽離子數目。氫離子在陰極放電，促進水的電離，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，正極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－。