Question

如圖所示的實驗裝置中，X、Y分別為直流電源的兩極．在A、B中充滿KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分別插入多孔鉑電極，切斷電源開關(guān)S₁，合閉開關(guān)S₂，通直流電一段時間后，請回答下列問題：
（1）判斷電源的正、負極：X為

 

極；
（2）寫電極反應(yīng)式：A中

 

，B中

 

，通電一段時間后溶液的pH值將

 

（填增大、減小或不變）；若到此時，電路中共通過1.204×10²⁴個e^-，則A中生成的氣體在標況下的體積為

 

；
（3）若電解一段時間后，A、B中均有氣體包圍電極，此時切斷開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₁，則電流計的指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)？（填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）

 

；
（4）若電流計指針偏轉(zhuǎn)，寫出B中的電極反應(yīng)式（若指針“不偏轉(zhuǎn)”，此題不必回答），B中

 

．

Answer 1

考點：常見化學(xué)電源的種類及其工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：在A、B中充滿KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分別插入一多孔的惰性電極．切斷電源開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，因為A試管中氣體體積是B試管中的2倍，所以A中為H₂，B中為O₂，即A為陰極，B為陽極，所以x為正極，y為負極，C與電源正極相連，為陽極，電極反應(yīng)方程式為2I^--2e^-=I₂，B電極是陽極，溶液中的OH^-放電，電極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，如果切斷S₂，閉合S₁，則可由A中的H₂，B中的O₂與KOH溶液形成H₂-O₂燃料電池，氫氣一極是負極，氧氣一極是正極．

解答： 解：（1）惰性電極電解KOH溶液，實質(zhì)就是電解水，所得產(chǎn)物為H₂和O₂，因為A試管中氣體體積是B試管中的2倍，所以A中為H₂，B中為O₂，即A為陰極，B為陽極，所以x為正極，y為負極，
故答案為：正；
（2）A電極是陰極，該極上是氫離子放電，4H⁺+4e-=2H₂↑，若到此時，電路中共通過1.204×10²⁴個e^-，即轉(zhuǎn)移電子是2mol，生成氫氣1mol，體積是22.4L，
B電極是陽極，溶液中的OH^-放電，電極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，電解的實質(zhì)是電解水，所以氫氧化鉀濃度增大，pH增大，
故答案為：4H⁺+4e-=2H₂↑；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；增大；22.4L；
（3）如果切斷S₂，閉合S₁，則可由A中的H₂，B中的O₂與KOH溶液形成H₂-O₂燃料電池，把化學(xué)能變?yōu)殡娔�，因此指針偏轉(zhuǎn)，故答案為：偏轉(zhuǎn)；
（4）在氫氧燃料電池中，負極氫氣失去電子，正極氧氣得到電子，所以氫氣一極是負極，氧氣一極是正極，電極反應(yīng)式分別是：A極 2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O、B極 2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-．
故答案為：2H₂O+O₂+4e=4OH^-．

點評：該題綜合考查原電池和電解池知識，是高考中的常見題型和重要的考點之一，屬于中等難度的試題．試題綜合性強，難易適中，貼近高考，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率．