Question

如图是用两个石墨作电极，电解饱和Na₂SO₄溶液的装置，U形管内的电解液中事先加有酚酞指示剂。回答下列问题：

(1)根据图示中倒扣试管内的液面高度，判断直流电源左端为______极，Na⁺通过阳离子交换膜移动的方向为______(填“左→右”或“右→左”)。

(2)电解过程中，有关电极附近溶液颜色变化中正确的是______(填序号)。

①A管溶液由无色变为红色

②B管溶液由无色变为红色

③A管溶液不变色

④B管溶液不变色

(3)写出B管中发生的电极反应______。

(4)检验b管中气体的方法及现象是______。

Answer

负 右→左 ①④ 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 用拇指按住试管口，取出试管，正立后移开拇指，将带火星的木条伸入试管内，带火星的木条复燃

【解析】

用两个石墨作电极电解饱和Na2SO4溶液，实质是电解水，根据a、b倒扣试管内的液面高度可知，a试管收集的气体是氢气、b试管收集的气体是氧气，则A为阴极区、B为阳极区，阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-、阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，据此分析解答。

(1)用石墨电极电解饱和Na2SO4溶液实质是电解水，根据图示中倒扣试管内的液面高度可知，a试管收集的气体是氢气、b试管收集的气体是氧气，则A为阴极区、B为阳极区，阳极与电源正极相接、阴极与电源负极相接，所以直流电源左端为负极，电解时，电解质溶液中阳离子通过阳离子交换膜移向阴极区A，即Na+通过阳离子交换膜的移动方向：右→左，故答案为：负；右→左；

(2)阴极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，生成的OH-使阴极区酚酞变红，阳极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成H+、阳极区酚酞不变色，即A管溶液由无色变为红色、B管溶液不变色，故答案为：①④；

(3)该电解池中A为阴极区、B为阳极区，所以B管中发生的电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，故答案为：2H2O-4e-=O2↑+4H+；

(4)电解池中A为阴极区、B为阳极区，b管中气体为氧气，可用带火星的木条检验，操作为：用拇指按住试管口，取出试管，正立后移开拇指，将带火星的木条伸入试管内，带火星的木条复燃，故答案为：用拇指按住试管口，取出试管，正立后移开拇指，将带火星的木条伸入试管内，带火星的木条复燃。