Question

(10分)某課外活動小組同學(xué)用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問題：

（1）若開始時(shí)開關(guān)K與a連接，則A極的電極反應(yīng)式為__________。
（2）若開始時(shí)開關(guān)K與b連接，則B極的電極反應(yīng)式為_____________，
總反應(yīng)的離子方程式為_____________                  。
有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)，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(lán)
③反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度
④若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24 L氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子
（3）該小組同學(xué)模擬工業(yè)上用離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如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(yīng)式為______________________。此時(shí)通過陰離子交換膜的離子數(shù)_______(填“大于”、“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。
②通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因_______________________________。
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，則電池正極的電極反應(yīng)式為__________________________。

Answer 1

(1) 2H₂O + O₂＋4e^－＝4OH^-
(2) 2H^＋＋2e^－===H₂↑   2Cl^－＋2H₂O2OH^－＋H₂↑＋Cl₂↑    ②④
(3) ①4OH^－－4e^－===2H₂O＋O₂↑　小于
②H^＋放電，促進(jìn)水的電離，OH^－濃度增大
③O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－

解析試題分析：（1）K與a連接則構(gòu)成原電池，活潑金屬作負(fù)極，即鐵是負(fù)極，石墨是正極，因此是鐵的吸氧腐蝕，所以A極電極反應(yīng)式為2H₂O + O₂＋4e^－＝4OH^-。
（2）開關(guān)K與b連接，則構(gòu)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(fù)極相連，作陰極，氫離子發(fā)生，生成氫氣，所以B極電極反應(yīng)為2H^＋＋2e^－===H₂↑。總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^－＋2H₂O2OH^－＋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(zhì)碘，碘遇淀粉顯藍(lán)色，②正確。根據(jù)總反應(yīng)式可知，從溶液中放出的是氫氣和氯氣，所以要恢復(fù)原狀態(tài)，需要通入氯化氫氣體，③不正確。B極產(chǎn)生的2.24 L氣體是氫氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0.1mol，根據(jù)2H^＋＋2e^－=H₂可知，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，④正確。
（3）根據(jù)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(yīng)式為4OH^- - 4e^- = 2H₂O + O₂↑。D和電源的負(fù)極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電，生成氫氣，電極反應(yīng)式為4H^＋＋4e^－=2H₂。此時(shí)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(jù)電荷守恒可知，陰離子數(shù)目小于陽離子數(shù)目。氫離子在陰極放電，促進(jìn)水的電離，OH^－濃度增大，因此陰極的pH增大。氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，氧氣做正極，正極反應(yīng)為O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－。
考點(diǎn)：原電池，電解原理
點(diǎn)評：在原電池中較活潑的金屬作負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極上，所以溶液中的陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動。正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此可以進(jìn)行有關(guān)的判斷。電解中最關(guān)鍵的是準(zhǔn)確判斷出電極上離子的放電順序。在判斷電解產(chǎn)物時(shí)，首先判斷陽極電極材料。如果是活性電極，則電極本身失去電子。如果是惰性電極，則溶液中的陰離子失去電子。而陰極是溶液中的陽離子得到電子，所以需要熟練記住常見離子的放電順序。