Question

.某课外活动小组同学用下图装置进行实验，试回答下列问题。

(1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为________________________。

(2)若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为_____，总反应的离子方程式为_________________，有关该实验的下列说法正确的是(填序号)___________。

①溶液中Na⁺向A极移动 ②从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝 ③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度 ④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子

(3)该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，设想用下图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为___________。此时通过阴离子交换膜的离子数_____(填“大于”或“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。

②制得的氢氧化钾溶液从_____________________________________________________________出口 (填写“A”、“B”、“C”、“D”)导出。

③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因_______________________。

④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为______________________。

Answer

Fe －2e = Fe2+ 2H++ 2e-= H2↑ 2Cl-+ 2H2O 电解 2OH-+ H2↑ + Cl2↑ ② 4OH--4e-=2H2O + O2↑ ﹤ D H+放电，促进水的电离，OH-浓度增大 O2+ 2H2O + 4e-= 4OH-

【解析】

(1)若开始时开关K与a连接时，组成原电池，B极为负极，电极反应式为Fe －2e = Fe2+ ；(2)若开始时开关K与b连接时组成电解池，B极为阴极，H+和Na+向B极移动，H+得电子，电极反应式为2H++ 2e-= H2↑，A极Cl-失去电子，逸出Cl2，能使湿润KI淀粉试纸变蓝，总反应的离子方程式为2Cl-+ 2H2O 电解 2OH-+ H2↑ + Cl2↑；B极生成标准状况下2.24 L气体，即0.1mol H2，转移0.2 mol电子，但是溶液中无电子转移。反应一段时间后通入氯化氢气体可恢复到电解前电解质的浓度。选择②；

(3)阳极氢氧根和硫酸根中氢氧根失去电子，4OH--4e-=2H2O + O2↑；此时通过阴离子交换膜的是OH-、SO42-，通过阳离子交换膜的是K+、H+，OH-和 H+相等，SO42-是K+的一半，所以通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。

通电开始后阴极H+放电，促进水的电离，OH-浓度增大。

④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，电池正极反应掉O2，电极反应式为O2+ 2H2O + 4e-= 4OH-。