Question

.(16分)某課外活動小組同學用下圖裝置進行實驗，試回答下列問題。

(1)若開始時開關K與a連接，則B極的電極反應式為                        。

(2)若開始時開關K與b連接，則B極的電極反應式為      ，總反應的離子方程式為                 ，有關該實驗的下列說法正確的是(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濕潤KI淀粉試紙變藍   ③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若標準狀況下B極產生2.24 L氣體，則溶液中轉移0.2 mol電子

(3)該小組同學模擬工業上用離子交換膜法制燒堿的方法，設想用下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”、“B”、“C”、“D”)導出。

③通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因                       。

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式為                      。

 

Answer 1

共16分

       (1)Fe －2e = Fe²⁺      （2分）   (2)2H⁺ + 2e^- = H₂↑   （2分）     

2Cl^-+ 2H₂O  電解  2OH^- + H₂↑+ Cl₂↑�。�2分）      ② （1分）

(3)①4OH^--4e^-=2H₂O + O₂↑ （2分）      ﹤   （2分） 

②  D  （1分）   ③ H⁺放電，促進水的電離，OH^-濃度增大  （2分）

④ O₂ + 2H₂O+ 4e^- = 4OH^-   （2分）

解析:(1)若開始時開關K與a連接時，組成原電池，B極為負極，電極反應式為Fe －2e = Fe²⁺  ；(2)若開始時開關K與b連接時組成電解池，B極為陰極，H⁺和Na+向B極移動，H⁺得電子，電極反應式為2H⁺ + 2e^- =H₂↑，A極Cl^-失去電子，逸出Cl₂，能使濕潤KI淀粉試紙變藍，總反應的離子方程式為2Cl^- + 2H₂O  電解  2OH^- + H₂↑+ Cl₂↑；B極生成標準狀況下2.24 L氣體，即0.1mol H₂，轉移0.2 mol電子，但是溶液中無電子轉移。反應一段時間后通入氯化氫氣體可恢復到電解前電解質的濃度。選擇②；

(3)陽極氫氧根和硫酸根中氫氧根失去電子，4OH^--4e^-=2H₂O+ O₂↑；此時通過陰離子交換膜的是OH^- 、SO₄^2-，通過陽離子交換膜的是K ⁺、H⁺，OH^-和 H⁺相等，SO₄^2- 是K ⁺的一半，所以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。

通電開始后陰極H⁺放電，促進水的電離，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，電池正極反應掉O₂，電極反應式為O₂ + 2H₂O +4e^- = 4OH^-。