Question

（2008?東莞模擬）某課外活動小組同學用右圖裝置進行實驗，試回答下列問題．
（1）若開始時開關K與a連接，則B極的電極反應式為

Fe-2e=Fe²⁺

．
（2）若開始時開關K與b連接，則B極的電極反應式為

2H⁺+2e^-=H₂↑

，總反應的離子方程式為

2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑

，有關該實驗的下列說法正確的是（填序號）

②

．
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2.24L氣體，則溶液中轉移0.2mol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，設想用右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式為

4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑

．此時通過陰離子交換膜的離子數

小于

（填“大于”或“小于”或“等于”）通過陽離子交換膜的離子數．
②制得的氫氧化鉀溶液從（填寫“A”、“B”、“C”、“D”）

D

出口導出．
③通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因

H⁺放電，促進水的電離，OH^-濃度增大

．
④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

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

．

Answer 1

分析：K與a連接，沒有電源，裝置為原電池，鐵為負極，失去電子發生氧化反應；K與b連接裝置中有電源為電解池，鐵與負極相連為陰極，得到電子發生還原反應，陽極氫氧根放電發生氧化反應；用惰性電極電解硫酸鉀實質時電解水，陰極氫離子放電生成氫氣，鉀離子通過陽離子交換膜進入陰極生成氫氧化鉀，陽極氫氧根放電生成氧氣，硫酸根通過陰離子膜進入陰極區得到硫酸；氫氧燃料電池，正極氧氣得到電子，在堿性溶液中生成氫氧根．

解答：解：（1）開始時開關K與a連接，是原電池，鐵為負極，發生氧化反應，失去電子生成亞鐵離子，故答案為：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，電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，電解過程中陽離子向陰極移動，①錯誤；A生成氯氣，能使濕潤KI淀粉試紙變藍，②正確；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，③錯誤；若標準狀況下B極產生2.24L氫氣，轉移0.2mol電子，④錯誤．故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑； 2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；②；
（3）①陽極附近陰離子有SO₄ ^2-和OH ^-，氫氧根放電，生成氧氣，此時硫酸根通過陰離子交換膜，鉀離子通過陽離子交換膜，由電荷守恒知鉀離子數目大于硫酸根離子數目，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；小于；
②陰極氫離子放電，氫氧根離子濃度增大，鉀離子向陰極移動，所以氫氧化鉀在陰極生成，故答案為：D；
③陰極氫離子放電，使水的電離平衡右移，氫氧根濃度增大，故答案為：H⁺放電，促進水的電離，OH^-濃度增大；
④燃料電池正極氧氣得到電子，與水生成氫氧根，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

點評：本題考查原電池和電解池原理，解題時要注意分析電極反應及生成物．