Question

在下图所示装置中，试管A、B中的电极为多孔的惰性电极；C、D为两个铂夹，夹在被Na₂SO₄溶液浸湿的滤纸条上，滤纸条的中部滴有KMnO₄液滴；电源有a、b两极。若在A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中，断开K₁，闭合K₂、K₃，通直流电，实验现象如图所示。

则：①标出电源的正、负极：a为________极，b为______极。

②在湿的Na₂SO₄滤纸条中部的KMnO₄液滴处有什么现象发生？__________________

③写出电极反应式：C中______________，D中______________。

④若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极。此时切断K₂、K₃，闭合K₁，则检流计的指针是否移动？___________(填“是”或“否”)，其理由________________。写出电极反应式：A中              ，B中__              _。

Answer

①负极；正极；

②紫色向D方向移动，两极有气体产生；

③是；

④O2+2H2O+4e-=4OH-；2H2+4OH--4e-=4H2O。

【解析】

试题分析：①切断K1，合闭K2、K3通直流电，电极A、B及氢氧化钾溶液构成电解池，根据离子的放电顺序，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，分别生成氢气和氧气，氢气和氧气的体积比为2：1，通过图象知，B极上气体体积是A极上气体体积的2倍，所以B极上得氢气，A极上得到氧气，所以B极是阴极，A极是阳极，故a是负极，b是正极，故答案为：负极；正极；

②浸有硫酸钠的滤纸和电极C、D与电源也构成了电解池，因为a是负极，b是正极，所以C是阴极，D是阳极，电解质溶液中的阳离子钾离子向阴极移动，阴离子高锰酸根离子向阳极移动，所以D极呈紫色；电解质溶液中氢离子和氢氧根离子放电，所以在两极上都得到气体，故答案为：紫色向D方向移动，两极有气体产生；

③切断K2、K3，合闭K1，电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极．此装置构成氢氧燃料原电池，所以有电流通过，电流表的指针移动，故答案为：是；

④若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极．此时切断K2、K3，闭合K1，构成氢氧燃料电池，在燃料电池中，燃料氢气B为负极，方程式为2H2+4OH--4e-=4H2O；氧气A作正极，方程式为O2+2H2O+4e-=4OH-；故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；2H2+4OH--4e-=4H2O。

【考点定位】考查原电池、电解池工作原理

【名师点晴】本题考查了原电池、电解池工作原理，写电极反应式要注意结合电解质溶液书写，如果电解质溶液不同，虽然原料相同，电极反应式也不同，如氢氧燃料电池，当电解质为酸或碱，电极反应式就不同。A、B中电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹；电源有a、b两极．若在A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中，切断K1，闭合K2、K3，通直流电，AB、CD处是电解原理的应用，依据AB中气体体积变化分析，电解的是水，A端产生氧气，电解池的阳极，B端是氢气，为电解池的阴极，则a为电源的负极，b为电源正极。