Question

.(16分)某课外活动小组同学用下图装置进行实验，试回答下列问题。

(1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为                         。

(2)若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为      ，总反应的离子方程式为                  ，有关该实验的下列说法正确的是(填序号)            。

①溶液中Na⁺向A极移动     ②从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝   ③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度   ④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子

(3)该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，设想用下图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为            。此时通过阴离子交换膜的离子数      (填“大于”或“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。

②制得的氢氧化钾溶液从                                                              出口            (填写“A”、“B”、“C”、“D”)导出。

③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因                        。

④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为                       。

 

Answer 1

【答案】

共16分

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

2Cl^- + 2H₂O  电解  2OH^- + H₂↑ + Cl₂↑　（2分）      ② （1分）

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

②  D  （1分）   ③ H⁺放电，促进水的电离，OH^-浓度增大  （2分）

④ O₂ + 2H₂O + 4e^- = 4OH^-   （2分）

【解析】(1)若开始时开关K与a连接时，组成原电池，B极为负极，电极反应式为Fe －2e = Fe²⁺  ；(2)若开始时开关K与b连接时组成电解池，B极为阴极，H⁺和Na+向B极移动，H⁺得电子，电极反应式为2H⁺ + 2e^- = H₂↑，A极Cl^-失去电子，逸出Cl₂，能使湿润KI淀粉试纸变蓝，总反应的离子方程式为2Cl^- + 2H₂O  电解  2OH^- + H₂↑ + Cl₂↑；B极生成标准状况下2.24 L气体，即0.1mol H₂，转移0.2 mol电子，但是溶液中无电子转移。反应一段时间后通入氯化氢气体可恢复到电解前电解质的浓度。选择②；

(3)阳极氢氧根和硫酸根中氢氧根失去电子，4OH^--4e^-=2H₂O + O₂↑；此时通过阴离子交换膜的是OH^- 、SO₄^2-，通过阳离子交换膜的是K ⁺、H⁺，OH^-和 H⁺ 相等，SO₄^2- 是K ⁺的一半，所以通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。

通电开始后阴极H⁺放电，促进水的电离，OH^-浓度增大。

④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，电池正极反应掉O₂，电极反应式为O₂ + 2H₂O + 4e^- = 4OH^-。