Question

10．如圖所示，E為沾有Na₂SO₄溶液的濾紙，并加入幾滴酚酞．A，B分別為Pt片，壓在濾紙兩端，R、S為電池的電極．M、N是用多微孔的Ni的電極材料，它在堿溶液中可以視為惰性電極．G為電流計(jì)，K為開關(guān)．C、D和電解池中都充滿濃KOH溶液．若在濾紙中央點(diǎn)上一滴紫色的KMnO₄溶液，K打開，接通電源一段時(shí)間后，C、D中有氣體產(chǎn)生．
（1）外電源的正、負(fù)極分別是R負(fù)極S為正極．
（2）A附近溶液的現(xiàn)象是溶液變紅，B附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑
（3）濾紙上的紫色點(diǎn)向哪方移動(dòng)紫色向B方向移動(dòng)．
（4）當(dāng)C、D里的氣體產(chǎn)生到一定量時(shí)，切斷外電源并接通開關(guān)K，經(jīng)過一段時(shí)間，C、D中氣體逐漸減少，主要因?yàn)闅錃夂脱鯕鈽?gòu)成燃料電池，有關(guān)的反應(yīng)式為負(fù)極：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；正極：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-_．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)C、D兩電極得到的氣體體積判斷電極名稱，從而確定電源R、S電極名稱；
（2）先判斷A、B 的電極名稱，根據(jù)電解池的工作原理來書寫電極反應(yīng)式；
（3）根據(jù)電解池的工作原理判斷電解時(shí)溶液中離子的移動(dòng)方向；
（4）根據(jù)原電池中燃料電池的工作原理和規(guī)律來回答；

解答 解：（1）閉合K，通直流電，電極C、D及氫氧化鉀溶液構(gòu)成電解池，根據(jù)離子的放電順序，溶液中氫離子、氫氧根離子放電，分別生成氫氣和氧氣，氫氣和氧氣的體積比為2：1，通過圖象知，C極上氣體體積是D極上氣體體積的2倍，所以C極上得氫氣，D極上得到氧氣，故R是負(fù)極，S是正極，所以B極是陽極，A極是陰極．
故答案為：負(fù)極；正極；
（2）A極是陰極，電解高錳酸鉀時(shí)，在該極上放電的是氫離子，所以該極上堿性增強(qiáng)，酚酞顯紅色，B極是陽極，該極附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：溶液變紅；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）浸有高錳酸鉀的濾紙和電極A、B與電源也構(gòu)成了電解池，因?yàn)镽是負(fù)極，S是正極，所以B極是陽極，A極是陰極，電解質(zhì)溶液中的陰離子高錳酸跟離子向陽極移動(dòng)，所以B極呈紫色，
故答案為：紫色向B方向移動(dòng)；
（4）當(dāng)C、D里的氣體產(chǎn)生到一定量時(shí)，切斷外電源并接通開關(guān)K，構(gòu)成氫氧燃料電池，在燃料電池中，燃料氫氣為負(fù)極，方程式為2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；
氧氣作正極，方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案為：氫氣和氧氣構(gòu)成燃料電池；負(fù)極：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；正極：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池、電解池工作原理，會(huì)根據(jù)電池反應(yīng)式及元素化合價(jià)變化書寫正負(fù)極電極反應(yīng)式，再結(jié)合各個(gè)物理量之間的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算，題目難度中等．