Question

【題目】某課外活動小組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A極的電極反應式為______________________________。

(2) 若開始時開關K與b連接，總反應的離子方程式為________________________________。

(3) 有關上述實驗(2)的下列說法，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2.24 L氣體，則溶液中轉移0.2 mol電子

(4) 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____________________________。

②制得的氫氧化鉀溶液從出口（填“A”、“B”、“C”或“D”）______導出。

③若將甲醇和氫氧化鉀溶液組合為甲醇燃料電池，則電池負極的電極反應式為_____________________________________。

Answer 1

【答案】 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ ② 4OH--4e-=2H2O+O2↑ D CH3OH - 6e- + 8OH- = CO+ 6 H2O

【解析】（1）當關閉開關K與a連接時，石墨、鐵棒、飽和食鹽水（電解質溶液接近中性）組成了閉合回路，形成了原電池。其電極反應分別為：負極B（鐵棒）：Fe-2e-=Fe2+，正極A（石墨）：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-；正確答案：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-。

（2）當關閉開關K與b連接時，電極A、B分別接了外接電源的正極和負極，組成了電解池。則陰離子Cl-、OH-向陽極A（石墨）附近移動，陽離子H+、Na+向陰極B（鐵棒）附近移動，兩極上分別發生的電極反應：陽極A（石墨）：2Cl--2e-=Cl2↑；陰極B（鐵棒）： 2H++2e-=H2↑；上述過程實際上是電解氯化鈉溶液，因此總反應的離子方程式為：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；正確答案：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。

（3）溶液中Na+向陰極（B）移動；①錯誤；在陽極A（石墨）附近由于產生了氯氣，因此能使濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍，②正確；由于生成了氫氣和氯氣，因此要使電解質溶液恢復到原來的濃度，必須通入氯化氫氣體，而不能加入鹽酸，③錯誤；根據電子守恒原則，標準狀況下B極產生的氣體H2為2.24 L氣體時，轉移的電子數為0.2 mol電子，但是電子不能在溶液中進行轉移，④錯誤；綜上可知②正確；正確答案： ②。

(4) 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↑；正確答案: 4OH--4e-=2H2O+O2↑。

②電解時氫離子在陰極得電子生成氫氣,則氫氧化鉀在陰極生成,所以在D口導出；正確答案:D。

③甲醇和氫氧化鉀溶液組合為甲醇燃料電池，甲醇做負極，發生氧化反應，電極反應式為CH3OH -6e- +8OH- = CO+6H2O；正確答案：CH3OH -6e- +8OH- = CO+ 6H2O。

點睛: 當陽極材料為惰性電極時，溶液中的陰離子在此極放電，離子放電順序為：S2>I->Br->Cl- >OH-；當陽極材料為金屬材料時（金、鉑除外），金屬在陽極首先放電，溶液中的陰離子就不能放電。