Question

某课外活动小组同学用右图装置进行实验，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______ 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑

Answer 1

【答案】分析：K与a连接，没有电源，装置为原电池，铁为负极，失去电子发生氧化反应；K与b连接装置中有电源为电解池，铁与负极相连为阴极，得到电子发生还原反应，阳极氢氧根放电发生氧化反应；用惰性电极电解硫酸钾实质时电解水，阴极氢离子放电生成氢气，钾离子通过阳离子交换膜进入阴极生成氢氧化钾，阳极氢氧根放电生成氧气，硫酸根通过阴离子膜进入阴极区得到硫酸；氢氧燃料电池，正极氧气得到电子，在碱性溶液中生成氢氧根．
解答：解：（1）开始时开关K与a连接，是原电池，铁为负极，发生氧化反应，失去电子生成亚铁离子，故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）开关K与b连接，装置为电解池，铁为阴极，发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，电解过程中阳离子向阴极移动，①错误；A生成氯气，能使湿润KI淀粉试纸变蓝，②正确；反应一段时间后加适量HCl气体可恢复到电解前电解质的浓度，③错误；若标准状况下B极产生2.24L氢气，转移0.2mol电子，④错误．故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑； 2Cl^-+2H₂O2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；②；
（3）①阳极附近阴离子有SO₄ ^2-和OH ^-，氢氧根放电，生成氧气，此时硫酸根通过阴离子交换膜，钾离子通过阳离子交换膜，由电荷守恒知钾离子数目大于硫酸根离子数目，
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；小于；
②阴极氢离子放电，氢氧根离子浓度增大，钾离子向阴极移动，所以氢氧化钾在阴极生成，故答案为：D；
③阴极氢离子放电，使水的电离平衡右移，氢氧根浓度增大，故答案为：H⁺放电，促进水的电离，OH^-浓度增大；
④燃料电池正极氧气得到电子，与水生成氢氧根，故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
点评：本题考查原电池和电解池原理，解题时要注意分析电极反应及生成物．