Question

【題目】某課外活動(dòng)小組用如圖裝置進(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，總反應(yīng)的離子方程式為________________________________。

(3) 有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)(2)的下列說法，正確的是（填序號(hào)）_________。

①溶液中Na+向A極移動(dòng)

②從A極處逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)的KI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

(4) 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____________________________。

②制得的氫氧化鉀溶液從出口（填“A”、“B”、“C”或“D”）______導(dǎo)出。

③若將甲醇和氫氧化鉀溶液組合為甲醇燃料電池，則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_____________________________________。

Answer 1

【答案】 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ ② 4OH--4e-=2H2O+O2↑ D CH3OH - 6e- + 8OH- = CO+ 6 H2O

【解析】（1）當(dāng)關(guān)閉開關(guān)K與a連接時(shí)，石墨、鐵棒、飽和食鹽水（電解質(zhì)溶液接近中性）組成了閉合回路，形成了原電池。其電極反應(yīng)分別為：負(fù)極B（鐵棒）：Fe-2e-=Fe2+，正極A（石墨）：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-；正確答案：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-。

（2）當(dāng)關(guān)閉開關(guān)K與b連接時(shí)，電極A、B分別接了外接電源的正極和負(fù)極，組成了電解池。則陰離子Cl-、OH-向陽極A（石墨）附近移動(dòng)，陽離子H+、Na+向陰極B（鐵棒）附近移動(dòng)，兩極上分別發(fā)生的電極反應(yīng)：陽極A（石墨）：2Cl--2e-=Cl2↑；陰極B（鐵棒）： 2H++2e-=H2↑；上述過程實(shí)際上是電解氯化鈉溶液，因此總反應(yīng)的離子方程式為：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；正確答案：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。

（3）溶液中Na+向陰極（B）移動(dòng)；①錯(cuò)誤；在陽極A（石墨）附近由于產(chǎn)生了氯氣，因此能使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，②正確；由于生成了氫氣和氯氣，因此要使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到原來的濃度，必須通入氯化氫氣體，而不能加入鹽酸，③錯(cuò)誤；根據(jù)電子守恒原則，標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生的氣體H2為2.24 L氣體時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2 mol電子，但是電子不能在溶液中進(jìn)行轉(zhuǎn)移，④錯(cuò)誤；綜上可知②正確；正確答案： ②。

(4) ①電解時(shí),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↑；正確答案: 4OH--4e-=2H2O+O2↑。

②電解時(shí)氫離子在陰極得電子生成氫氣,則氫氧化鉀在陰極生成,所以在D口導(dǎo)出；正確答案:D。

③甲醇和氫氧化鉀溶液組合為甲醇燃料電池，甲醇做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH -6e- +8OH- = CO+6H2O；正確答案：CH3OH -6e- +8OH- = CO+ 6H2O。

點(diǎn)睛: 當(dāng)陽極材料為惰性電極時(shí)，溶液中的陰離子在此極放電，離子放電順序?yàn)椋篠2>I->Br->Cl- >OH-；當(dāng)陽極材料為金屬材料時(shí)（金、鉑除外），金屬在陽極首先放電，溶液中的陰離子就不能放電。