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____________________B極的Fe發生__________ 腐蝕(填“析氫”或“吸氧”)

(2)若開始時開關K與b連接，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

且此時裝置內總反應的離子方程式為_____________________________________________________

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

用惰性電極電解體積為1L的CuSO4溶液，當陰陽極都產生3.36L(標況)氣體時，請問硫酸銅的濃度為______，若要此溶液恢復到原狀態需要加入________(填選項)

A.CuSO4 B.CuO C.Cu(OH)2 D.Cu2(OH)2CO3

Answer 1

【答案】O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 吸氧 ②④ 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或4H2O－4e－=== O2↑＋4H+) 小于 D 0.15mol/L C

【解析】

（1）開始時開關K與a連接，組成了原電池，鐵為負極，A為正極，A極氧氣得到電子產生氫氧根離子，A的電極反應為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；B極的Fe發生吸氧腐蝕；

（2）①電解時陽離子向陰極移動，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陽極生成氯氣，陰極生成氫氣，則通入適量氯化氫可恢復到原濃度，故③錯誤；

④若標準狀況下B極產生2.24L氫氣，由2H++2e-=H2↑可知轉移0.2mol電子，故④正確．

故答案為：②④；

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，電極方程式為2H++2e-=H2↑，總的電極反應是電解飽和食鹽水，電極反應方程式為：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；

(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↑或4H2O－4e－=== O2↑＋4H+；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；

故答案為：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或4H2O－4e－=== O2↑＋4H+；＜；

②氫氧化鈉在陰極生成，所以在D口導出；

用石墨電極電解CuSO4溶液，陽極反應為:4OH- -4e-=2H2O+ O2↑，

陰極電極反應為:Cu2+ +2e- = Cu,2H++2e- = H2↑,總反應離子方程式為:

2Cu2+ + 2H2O2Cu +4H++O2↑，當陽極產生標準狀況下氣體3.36L時，生成氧氣的物質的量為: = 0.15mol, 電子轉移0.15mol4=0.6mol, 生成氫氣的物質的量為: = 0.15mol, 電子轉移0.15mol2=0.3mol,根據得失電子守恒可知，n(Cu2+)== 0.15mol，硫酸銅的濃度為0.15mol/L；據此進行分析,陽極析出氧氣，陰極析出Cu和氫氣，則應加入Cu(OH)2，可恢復到原狀態,答案選C。