Question

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

Ⅰ．以圖1的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（1）若開始時(shí)打開開關(guān)K₂，閉合開關(guān)K₁，則該裝置為

 

（填裝置名稱）．
（2）若開始時(shí)打開開關(guān)K₁，閉合開關(guān)K₂，則：
①U型管里總反應(yīng)的離子方程式為

 

②對于上述實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是

 

（填序號）．
A．溶液中Na⁺向B極移動(dòng)
B．從A極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán)
C．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
D．若標(biāo)準(zhǔn)狀況下從A極逸出2.24L氣體，則外電路上通過的電子數(shù)目略大于0.2N_A
Ⅱ．以圖2的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（3）該小組同學(xué)認(rèn)為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖2裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀（電解槽內(nèi)的陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過）．
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制得的氫氧化鉀溶液從出口

 

（填“A”、“B”、“C”、“D”）導(dǎo)出．
③通電開始后，陰極附近溶液的pH會(huì)增大，請簡述原因

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：I．（1）若開始時(shí)打開開關(guān)K₂，閉合開關(guān)K₁，該裝置為原電池，發(fā)生吸氧腐蝕；
（2）若開始時(shí)打開開關(guān)K₁，閉合開關(guān)K₂，該裝置為電解池，石墨作陽極，鐵作陰極，
①陽極上氯離子發(fā)生生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣；
②A．溶液中Na⁺向陰極移動(dòng)；
B．氯氣能置換出碘，碘與淀粉試液變藍(lán)色，氫氣沒有此功能；
C．根據(jù)“析出什么加入什么”的原則判斷；
D．電解時(shí)，電流不僅用于電解，還產(chǎn)生熱量；
II．（3）①電解硫酸鉀溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣；根據(jù)電荷守恒判斷交換離子數(shù)多少；
②電解時(shí)，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)溶液中產(chǎn)生氫氧化鉀，氣體從上口放出；
③電解時(shí)，陰極上由水電離出的氫離子放電，則氫氧根離子剩余，導(dǎo)致溶液呈堿性．

解答： 解：（1）若開始時(shí)打開開關(guān)K₂，閉合開關(guān)K₁，該裝置沒有外接電源，且能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，符合原電池的構(gòu)成條件，則為原電池，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，
故答案為：原電池；
（2）若開始時(shí)打開開關(guān)K₁，閉合開關(guān)K₂，該裝置為電解池，石墨作陽極，鐵作陰極，
①陽極上氯離子發(fā)生生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)陰極附近還有氫氧根離子生成，所以其電池反應(yīng)式為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
②A．溶液中Na⁺向陰極A電極移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
B．氯氣能置換出碘，碘與淀粉試液變藍(lán)色，氫氣沒有此功能，A逸出的氣體是氫氣，所以不能實(shí)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)，故錯(cuò)誤；
C．陰極上析出氫氣，陽極上析出氯氣，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于析出氯化氫，根據(jù)“析出什么加入什么”的原則知，應(yīng)該向溶液中通入氯化氫氣體，故錯(cuò)誤；
D．電解時(shí)，電流不僅用于進(jìn)行電解，還產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致外電路上通過的電子數(shù)目略大于0.2N_A，故正確；
故選D；
（3）①電解硫酸鉀溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，根據(jù)電荷守恒知，通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)，故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；小于；
②電解時(shí)，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)溶液中產(chǎn)生氫氧化鉀，氣體從上口C放出，則氫氧化鉀從D口流出，故選D；
③電解時(shí)，陰極上由水電離出的氫離子放電，則氫氧根離子剩余，導(dǎo)致溶液堿性增強(qiáng)，
故答案為：H⁺放電，促進(jìn)水的電離，OH^-濃度增大．

點(diǎn)評：本題考查了電解池原理，明確離子放電順序及各個(gè)電極上放電的離子是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，也為易錯(cuò)點(diǎn)，要熟練掌握．