Question

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。

③通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因

______________________________________________________________。

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________________。

 

Answer 1

(1)Fe－2e－=Fe2＋

(2)2H＋＋2e－=H2↑　2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑　②

(3)①4OH－－4e－=2H2O＋O2↑　小于

②D

③H＋在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動，使c(OH－)>c(H＋)

④O2＋2H2O＋4e－=4OH－

【解析】(1)開關K與a相連，裝置構成原電池，Fe失去電子為原電池負極。(2)開關K與b相連，裝置構成電解NaCl溶液的電解池，B為電解池的陰極，溶液中的H＋在B極放電生成H2。電解過程中Na＋應該向陰極B移動；A極產生的氣體為Cl2，Cl2能將I－氧化為I2，I2遇淀粉變藍，根據電解反應：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，電解一段時間后若加入鹽酸會增加H2O的質量，應通入HCl氣體使其恢復到電解前電解質的濃度；若標準狀況下B極產生2.24L氣體，即0.1mol H2，則有0.2mol電子發生轉移，但在溶液中轉移的不是電子，而是離子。(3)①溶液中的OH－在陽極失電子產生O2：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，所以在B口放出O2，從A口導出H2SO4。溶液中的H＋在陰極得到電子產生H2：2H＋＋2e－=H2↑，則從C口放出H2，從D口導出KOH溶液。因SO42—所帶電荷數大于K＋所帶電荷數，SO42—通過陰離子交換膜，K＋通過陽離子交換膜，所以通過陽離子交換膜的離子數大于通過陰離子交換膜的離子數。O2、H2、KOH溶液構成燃料電池時，O2在電池正極放電：O2＋4e－＋2H2O=4OH－。