Question

19．在如圖所示的實驗裝置中，E為一張用淀粉、碘化鉀和酚酞的混合溶液潤濕的濾紙，C、D為夾在濾紙兩端的鉑夾，X、Y分別為直流電源的兩極．在A、B中裝滿KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分別插入鉑電極．切斷電源開關S₁，閉合開關S₂，通直流電一段時間后，請回答下列問題：
（1）標出電源的正、負極：X為正極，Y為負極．
（2）在濾紙的C端附近，觀察到的現象是濾紙變藍，在濾紙的D端附近，觀察到的現象是試紙變紅．
（3）寫出電極反應式：A中4H₂O+4e^-═2H₂↑+4OH^-．B中4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．C中4I^--4e^-═2I₂．D中4H⁺+4e^-═2H₂↑．
（4）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S₂，閉合開關S₁，則電流計的指針是否發生偏轉（填“偏轉”或“不偏轉”）偏轉．
（5）若電流計指針偏轉，寫出有關的電極反應式（若指針“不偏轉”，此題不必回答）：A極2H₂+4OH^--4e=4H₂O．B極2H₂O+O₂+4e=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）根據A、B兩電極得到的氣體體積判斷電極名稱，從而確定電源X極名稱，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S₁，閉合開關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；
（2）C與電源正極相連，為陽極，電極反應方程式為2I^--2e^-=I₂，D電極是陰極，溶液中的H⁺放電，電極反應式是4H⁺+4e^-═2H₂↑，據此解答；
（3）通直流電，電極A、B及氫氧化鉀溶液構成電解池，根據離子的放電順序，溶液中氫離子、氫氧根離子放電，分別生成氫氣和氧氣，氫氣和氧氣的體積比為2：1，通過圖象知，A極上氣體體積是B極上氣體體積的2倍，所以A極上得氫氣，B極上得到氧氣；C，D為夾在濾紙兩端的鉑夾，與電源也構成了電解池，C與電源正極相連，為陽極，D與電源負極相連，為陰極，據此解答；
（4）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；
（5）如果切斷S₂，閉合S₁，形成燃料電池，氫氣一極是負極，氧氣一極是正極，據此書寫電極反應式．

解答 解：（1）A，B中充滿KOH溶液，切斷電源開關S₁，閉合開關S₂，惰性電極電解KOH溶液，實質就是電解水，所得產物為H₂和O₂，因為A試管中氣體體積是B試管中的2倍，所以A中氫離子得電子生成氫氣，電極反應式為4H⁺+4e=2H₂↑，B中氫氧根離子失電子生成氧氣和水，電極反應式為4OH^--4e=2H₂O+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；負；
（2）E為一張用淀粉、碘化鉀和酚酞混合溶液潤濕的濾紙，C，D為夾在濾紙兩端的鉑夾，與電源也構成了電解池，C與電源正極相連，為陽極，電極反應方程式為2I^--2e^-=I₂，碘遇淀粉顯藍色，所以試紙變藍，D與電源負極相連，為陰極，電極反應方程式為4H⁺+4e^-═2H₂↑，堿遇酚酞變紅，
故答案為：濾紙變藍；試紙變紅；
（3）惰性電極電解KOH溶液，實質就是電解水，A中為H₂，B中為O₂，即A為陰極發生反應4H₂O+4e^-═2H₂↑+4OH^-，B為陽極發生反應4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，C，D為夾在濾紙兩端的鉑夾，與電源也構成了電解池，C與電源正極相連，為陽極發生反應4I^--4e^-═2I₂，D與電源負極相連，為陰極發生反應4H⁺+4e^-═2H₂↑，
故答案為：4H₂O+4e^-═2H₂↑+4OH^-；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；4I^--4e^-═2I₂；4H⁺+4e^-═2H₂↑；
（4）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，把化學能變為電能，因此指針偏轉，故答案為：偏轉；
（5）在原電池中負極失去電子，正極得到電子，所以氫氣一極是負極，氧氣一極是正極，電極反應式分別是：A極 2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O、B極 2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，
故答案為：2H₂+4OH^--4e=4H₂O；2H₂O+O₂+4e=4OH^-．

點評 本題為電化學知識的綜合應用，考查了原電池、電解池工作原理，注意根據電極反應現象判斷出電解池的陰陽級，進而判斷出電源的正負極，注意正確書寫電極方程式，準確判斷兩極上離子的放電順序，題目難度中等．