Question

18．某課外活動小組用如圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問題．
（1）若開始時開關(guān)K與a連接，則B極的電極反應(yīng)式為Fe-2e^-═Fe²⁺．
（2）若開始時開關(guān)K與b連接，則B極的電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑，有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（填序號）②③．
①溶液中Na⁺向A極移動
②從A極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán)
③反應(yīng)一段時間后通入適量HCl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2.24L氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.1mol電子
（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．
①該電解槽的陽極反應(yīng)式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于（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（填寫“A”、“B”、“C”或“D”）D導(dǎo)出．
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O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-．

Answer 1

分析 （1）若開始時開關(guān)K與a連接，則形成原電池反應(yīng)，為鐵的吸氧腐蝕；
（2）若開始時開關(guān)K與b連接，形成電解池裝置，石墨為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，鐵為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鈉；
①電解過程中陽離子向陰極移動；
②A電極為陽極，從A極處逸出的氣體是氯氣；
③恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度，”出什么加什么“的原則分析；
④電子只能通過導(dǎo)線；
（3）用惰性電極電解硫酸鉀實(shí)質(zhì)時電解水，陰極氫離子放電生成氫氣，鉀離子通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極生成氫氧化鉀，陽極氫氧根放電生成氧氣，硫酸根通過陰離子膜進(jìn)入陰極區(qū)得到硫酸；氫氧燃料電池，正極氧氣得到電子，在堿性溶液中生成氫氧根．

解答 解：（1）開始時開關(guān)K與a連接，是原電池，鐵為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子生成亞鐵離子，電極方程式為Fe-2e^-═Fe²⁺，
故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；
（2）開關(guān)K與b連接，裝置為電解池，鐵為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子得到電子生成氫氣，電極方程式為2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
①電解過程中陽離子向陰極移動，B為陰極，溶液中Na⁺向，B極移動，故①錯誤；
②A生成氯氣，能使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍(lán)，故②正確；
③反應(yīng)一段時間后加適量HCl氣體，可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度，故③正確；
④電子只能通過導(dǎo)線，不能通過溶液，故④錯誤；
故答案為：②③；
（3）①電解時，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；陽極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽極移動，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動，所以通過相同電量時，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陰極氫離子放電，氫氧根離子濃度增大，鉀離子向陰極移動，所以氫氧化鉀在陰極生成，故答案為：D；
③燃料電池正極氧氣得到電子，與水生成氫氧根，電極方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

點(diǎn)評 本題綜合原電池和電解質(zhì)知識，理解電解質(zhì)溶液的酸堿性確定生成的離子或物質(zhì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和電化學(xué)知識的綜合應(yīng)用，注意解題時要注意分析電極反應(yīng)及生成物，難度中等．