Question

(10分)某課外活動小組同學用如圖裝置進行實驗，試回答下列問題：

（1）若開始時開關K與a連接，則A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_____________                  。
有關上述實驗，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
③反應一段時間后加適量鹽酸可恢復到電解前電解質(zhì)的濃度
④若標準狀況下B極產(chǎn)生2.24 L氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子
（3）該小組同學模擬工業(yè)上用離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設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式為______________________。此時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連接則構成原電池，活潑金屬作負極，即鐵是負極，石墨是正極，因此是鐵的吸氧腐蝕，所以A極電極反應式為2H₂O + O₂＋4e^－＝4OH^-。
（2）開關K與b連接，則構成電解池，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。鐵和電源負極相連，作陰極，氫離子發(fā)生，生成氫氣，所以B極電極反應為2H^＋＋2e^－===H₂↑�？偡磻�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，碘遇淀粉顯藍色，②正確。根據(jù)總反應式可知，從溶液中放出的是氫氣和氯氣，所以要恢復原狀態(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，在標準狀況下是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，電極反應式為4OH^- - 4e^- = 2H₂O + O₂↑。D和電源的負極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電，生成氫氣，電極反應式為4H^＋＋4e^－=2H₂。此時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，正極反應為O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－。
考點：原電池，電解原理
點評：在原電池中較活潑的金屬作負極，失去電子，發(fā)生氧化反應。電子經(jīng)導線傳遞到正極上，所以溶液中的陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。正極得到電子，發(fā)生還原反應，據(jù)此可以進行有關的判斷。電解中最關鍵的是準確判斷出電極上離子的放電順序。在判斷電解產(chǎn)物時，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。