Question

【題目】活動小組同學用下圖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A極的電極反應式為____。

（2）若開始時開關K與b連接，則A極的電極反應式為____。

（3）當開關K與b連接時，關于這個實驗，下列說法正確的是(填序號)____。

A．溶液中Na+向A極移動

B．從A極處逸出的氣體能使濕潤KI淀粉試紙變藍

C．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）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制得的氫氧化鉀溶液從出口(填“A”、“B”、“C”、“D”)___導出，制得的氧氣從出口(填“A”、“B”、“C”、“D”)___導出。

②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。

③通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因___。

Answer 1

【答案】O2+4e-+2H2O＝4OH- 2Cl-－2e-=Cl2↑ B D B 小于 H+放電，促進水的電離，OH-濃度增大

【解析】

(1))若開始時開關K與a連接，則形成原電池反應，為鐵的吸氧腐蝕；

(2)若開始時開關K與b連接，形成電解池裝置，石墨為陽極，發生氧化反應生成氯氣，鐵為陰極，發生還原反應生成氫氣和氫氧化鈉；

(3)A．電解過程中陽離子向陰極移動；

B．A電極為陽極，從A極處逸出的氣體是氯氣；

C．恢復到電解前電解質的濃度，”出什么加什么“的原則分析；

(4)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；燃料電池中，負極上燃料失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水。

(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，電極方程式為Fe-2e-═Fe2+，而正極發生還原反應，電極反應式為：O2+2H2O+4e-=4OH-；

(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，電極方程式為2H++2e-=H2↑，A極發生氧化反應，電極反應式為2Cl-－2e-=Cl2↑；

(3)A．電解過程中陽離子向陰極移動，B為陰極，溶液中Na+向B極移動，故A錯誤；

B．A生成氯氣，能使濕潤KI淀粉試紙變藍，故B正確；

C．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C錯誤；

故答案為B；

(4)①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，即從出口D導出，陽極氫氧根放電生成氧氣，制得的氧氣從出口B導出；

②電解硫酸鉀溶液時，陽極上水失電子生成氧氣，電極反應式為2H2O-4e-=4H++O2↑，根據電荷守恒知，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；

③已知H2OH++OH-，H+在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動，使c(OH-)＞c(H+)，即陰極區溶液的堿性增強。