Question

【題目】某課外活動小組用如圖1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極的電極反應式為 ．
（2）若開始時開關K與b連接，則B極的電極反應式為 ， 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的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2.24L氣體，則溶液中轉移0.2mol電子
（3）該小組同學認為，如果模擬工業上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設想用如圖2裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀．

①該電解槽的陽極反應式為 ．
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式為

Answer 1

【答案】
（1）Fe﹣2e﹣=Fe2+
（2）2H++2e﹣=H2↑；2Cl﹣+2H2O 2OH﹣+Cl2↑+H2↑；②④
（3）4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；小于；O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣
【解析】解：（1）開始時開關K與a連接形成原電池反應，B電極鐵做負極失電子生成亞鐵離子，電極反應為：Fe﹣2e﹣=Fe2+ ， 所以答案是：Fe﹣2e﹣=Fe2+；
（2.）開關K與b連接，裝置為電解池，鐵為陰極，發生還原反應，氫離子得到電子生成氫氣，即B電極反應為2H++2e﹣=H2↑；電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，電解總反應的離子方程式為2Cl﹣+2H2O 2OH﹣+H2↑+Cl2↑，
①電解過程中陽離子向陰極移動，B為陰極，故①錯誤；
②A生成氯氣，能使濕潤KI淀粉試紙變藍，故②正確；
③反應一段時間后加適量HCl氣體，可恢復到電解前電解質的濃度，不是加入鹽酸，故③錯誤；
④若標準狀況下B極產生2.24L氫氣，為氫氣物質的量為0.1mol，依據電極反應計算，由2H++2e﹣=H2↑得到溶液中轉移0.2mol電子，故④正確；
所以答案是：2H++2e﹣═H2↑；2Cl﹣+2H2O 2OH﹣+H2↑+Cl2↑；②④；
（3.）①電解時，陽極上失電子發生氧化反應，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；陽極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽極移動，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動，所以通過相同電量時，通過陰離子交換膜的離子數小于通過陽離子交換膜的離子數．
所以答案是：4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑；小于；
②燃料原電池中，燃料在負極上失電子發生氧化反應，氧化劑在正極上得電子發生還原反應，該燃料原電池中，氧氣是氧化劑，所以氧氣在正極上得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ，
所以答案是：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ．