Question

（12分）某課外活動小組同學用右圖裝置進行實驗，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                           。

（2）若開始時開關K與b連接，則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?jié)駶橩I淀粉試紙變藍

③反應一段時間后（設NaCl足量）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，則有0.2mol電子轉移

   （3）該小組同學模擬工業(yè)上用離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設想用如右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”或“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（填寫“A”、 “D”）       導出。

③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，則電池負極的電極反應式為                      。

 

Answer 1

（1）2H₂O + O₂＋4e^－＝4OH^-  （2分）

   （2）2Cl^-+ 2H₂O  電解  2OH^-+ H₂↑ + Cl₂↑（2分）   ②④（2分）

   （3）① 4OH^- - 4e^- = 2H₂O + O₂↑（2分） ，  小于（1分）

②D(1分)  ③H₂ +2OH^-- 2e^- = 2H₂O（2分）

解析:考查原電池、電解池的原理、判斷及其應用。

（1）K與a連接則構成原電池，活潑金屬作負極，即鐵是負極，石墨是正極，因此是鐵的吸氧腐蝕，正極反應式為2H₂O + O₂＋4e^－＝4OH^-。

（2）開關K與b連接，則構成電解池，電解飽和食鹽水。石墨和電源正極相連，作陽極，氯離子放電生成氯氣。鐵和電源負極相連，作陰極，氫離子發(fā)生，生成氫氣，總反應式為2Cl^- + 2H₂O  電解  2OH^- + H₂↑ + Cl₂↑。電解池中陽離子向陰極方向移動，①不正確。A處得到氯氣，氯氣氧化碘化鉀生成單質碘，碘遇淀粉顯藍色，②正確。根據總反應式可知，從溶液中放出的是氫氣和氯氣，所以要恢復原狀態(tài)，需要通入氯化氫氣體，③不正確。B極產生的2.24L氣體是氫氣，在標準狀況下是0.1mol，根據2H^＋＋2e^－=H₂可知，轉移0.2mol電子，④正確。

（3）根據裝置圖可判斷，A和電源正極相連，作陽極，溶液中的OH^-放電生成氧氣，電極反應式為4OH^- - 4e^- = 2H₂O + O₂↑。D和電源的負極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電，生成氫氣，電極反應式為4H^＋＋4e^－=2H₂。此時通過陰離子交換膜的離子是SO₄^2－，過陽離子交換膜的離子是K^＋,根據電荷守恒可知，陰離子數目小于陽離子數目。氫離子在陰極D放電，所以氫氧化鉀在D極生成。在燃料電池中氫氣通入負極，所以電極反應式為H₂+2OH^- - 2e^- = 2H₂O。