Question

該小組同學(xué)模擬工業(yè)上用離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)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電解槽的陽極反應(yīng)式為

4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑

．此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)

小于

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

D

導(dǎo)出，制得的氧氣從出口（填寫“A”、“B”、“C”、“D”）

B

導(dǎo)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(jìn)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(yīng)式為

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

．

Answer 1

分析：①電解時，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，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；根據(jù)陰陽離子的移動方向，通過相同電量時，陰陽離子交換的個數(shù)判斷．
②根據(jù)氫氧化鈉和氧氣生成的電極判斷導(dǎo)出口．
③根據(jù)放電的離子判斷PH增大的原因．
④燃料原電池中，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)，寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式，注意結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性書寫．

解答：解：①電解時，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，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↑；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(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)．
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；＜．
②氫氧化鈉在陰極生成，所以在D口導(dǎo)出；氧氣在陽極生成，且氧氣是氣體，所以從B口導(dǎo)出．
故答案為：D，B．
③通電開始后，陰極上氫離子放電生成氫氣，氫離子來自于水，所以促進(jìn)水的電離，導(dǎo)致溶液中氫氧根離子的濃度大于氫離子的濃度，所以溶液的PH值增大．
故答案為：H⁺放電，促進(jìn)水的電離，OH^-濃度增大．
④燃料原電池中，燃料在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化劑在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，該燃料原電池中，氧氣是氧化劑，所以氧氣在正極上得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

點評：本題考查了原電池和電解池原理，難度不大，注意燃料原電池電極反應(yīng)式的書寫時，要根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性確定生成的離子或物質(zhì)．