Question

某课外活动小组用如图装置进行实验，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，总反应的离子方程式为________________________________。

(3) 有关上述实验(2)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的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

(4) 该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如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____________________________。

②制得的氢氧化钾溶液从出口（填“A”、“B”、“C”或“D”）______导出。

③若将甲醇和氢氧化钾溶液组合为甲醇燃料电池，则电池负极的电极反应式为_____________________________________。

Answer

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

【解析】（1）当关闭开关K与a连接时，石墨、铁棒、饱和食盐水（电解质溶液接近中性）组成了闭合回路，形成了原电池。其电极反应分别为：负极B（铁棒）：Fe-2e-=Fe2+，正极A（石墨）：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-；正确答案：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-。

（2）当关闭开关K与b连接时，电极A、B分别接了外接电源的正极和负极，组成了电解池。则阴离子Cl-、OH-向阳极A（石墨）附近移动，阳离子H+、Na+向阴极B（铁棒）附近移动，两极上分别发生的电极反应：阳极A（石墨）：2Cl--2e-=Cl2↑；阴极B（铁棒）： 2H++2e-=H2↑；上述过程实际上是电解氯化钠溶液，因此总反应的离子方程式为：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；正确答案：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。

（3）溶液中Na+向阴极（B）移动；①错误；在阳极A（石墨）附近由于产生了氯气，因此能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，②正确；由于生成了氢气和氯气，因此要使电解质溶液恢复到原来的浓度，必须通入氯化氢气体，而不能加入盐酸，③错误；根据电子守恒原则，标准状况下B极产生的气体H2为2.24 L气体时，转移的电子数为0.2 mol电子，但是电子不能在溶液中进行转移，④错误；综上可知②正确；正确答案： ②。

(4) ①电解时,阳极上失电子发生氧化反应,溶液中的氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力,所以阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气：4OH--4e-=2H2O+O2↑；正确答案: 4OH--4e-=2H2O+O2↑。

②电解时氢离子在阴极得电子生成氢气,则氢氧化钾在阴极生成,所以在D口导出；正确答案:D。

③甲醇和氢氧化钾溶液组合为甲醇燃料电池，甲醇做负极，发生氧化反应，电极反应式为CH3OH -6e- +8OH- = CO+6H2O；正确答案：CH3OH -6e- +8OH- = CO+ 6H2O。