Question

（12分）某课外活动小组同学用右图装置进行实验，试回答下列问题。

（1）若开始时开关K与a连接，则A极的电极反应式

为                            。

（2）若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为                 。

有关上述实验，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（设NaCl足量）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，则有0.2 mol电子转移

   （3）该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如右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”、 “D”）        导出。

③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，则电池负极的电极反应式为                       。

Answer

（1）2H2O + O2＋4e－＝4OH-  （2分）

   （2）2Cl- + 2H2O  电解  2OH- + H2↑ + Cl2↑（2分）   ②④（2分）

   （3）① 4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑（2分） ，  小于（1分）

②D(1分)  ③H2 +2OH- - 2e- = 2H2O（2分）

【解析】考查原电池、电解池的原理、判断及其应用。

（1）K与a连接则构成原电池，活泼金属作负极，即铁是负极，石墨是正极，因此是铁的吸氧腐蚀，正极反应式为2H2O + O2＋4e－＝4OH-。

（2）开关K与b连接，则构成电解池，电解饱和食盐水。石墨和电源正极相连，作阳极，氯离子放电生成氯气。铁和电源负极相连，作阴极，氢离子发生，生成氢气，总反应式为2Cl- + 2H2O  电解  2OH- + H2↑ + Cl2↑。电解池中阳离子向阴极方向移动，①不正确。A处得到氯气，氯气氧化碘化钾生成单质碘，碘遇淀粉显蓝色，②正确。根据总反应式可知，从溶液中放出的是氢气和氯气，所以要恢复原状态，需要通入氯化氢气体，③不正确。B极产生的2.24 L气体是氢气，在标准状况下是0.1mol，根据2H＋＋2e－=H2可知，转移0.2mol电子，④正确。

（3）根据装置图可判断，A和电源正极相连，作阳极，溶液中的OH-放电生成氧气，电极反应式为4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑。D和电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电，生成氢气，电极反应式为4H＋＋4e－=2H2。此时通过阴离子交换膜的离子是SO42－，过阳离子交换膜的离子是K＋,根据电荷守恒可知，阴离子数目小于阳离子数目。氢离子在阴极D放电，所以氢氧化钾在D极生成。在燃料电池中氢气通入负极，所以电极反应式为H2 +2OH- - 2e- = 2H2O。