Question

某課外活動小組同學(xué)用如圖裝置進行實驗，試回答下列問題：
（1）若開始時開關(guān)K與a連接，則A極的電極反應(yīng)式為

2H⁺+2e^-═H₂↑

．
（2）若開始時開關(guān)K與b連接，則B極的電極反應(yīng)式為

2H⁺+2e^-═H₂↑

，總反應(yīng)的離子方程式為

2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑

．有關(guān)上述實驗，下列說法正確的是（填序號）

②

．
①溶液中Na⁺向A極移動
②從A極處逸出的氣體能使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍
③反應(yīng)一段時間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度
④若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24L氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.2mol電子
（3）該小組同學(xué)模擬工業(yè)上用離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀．
①該電解槽的陽極反應(yīng)式為

4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑

．此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)

小于

（填“大于”、“小于”或“等于”）通過陽離子交換膜的離子數(shù)．
②通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因

H⁺放電，促進水的電離，OH^-濃度增大

．
③若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的電極反應(yīng)式為

O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-

．

Answer 1

分析：（1）K與a連接，沒有電源，裝置為原電池，鐵為負極，A為正極；
（2）K與b連接裝置中有電源為電解池，鐵與負極相連為陰極，氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，陽極氫氧根離子放電發(fā)生氧化反應(yīng)；根據(jù)電解飽和食鹽水發(fā)生的離子總反應(yīng)進行判斷；
（3）①根據(jù)陽極附近陰離子有SO₄ ^2-和OH ^-，氫氧根離子放電生成氧氣寫出電極反應(yīng)；根據(jù)硫酸根通過陰離子交換膜，鉀離子通過陽離子交換膜分析通過交換膜的離子數(shù)多少；
②根據(jù)陰極氫離子放電，氫氧根離子濃度增大分析；
③根據(jù)燃料電池正極氧氣得到電子，與水生成氫氧根離子寫成電極反應(yīng)離子方程式．

解答：解：（1）開始時開關(guān)K與a連接，組成了原電池，鐵為負極，A為正極，A極氫離子得到電子，A的電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；
（2）開關(guān)K與b連接，裝置為電解池，鐵為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子得到電子生成氫氣，即B電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑；電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，電解總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
①電解過程中陽離子向陰極移動，B為陰極，故①錯誤；
②A生成氯氣，能使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍，故②正確；
③反應(yīng)一段時間后加適量HCl氣體，可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度，不是加入鹽酸，故③錯誤；
④若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24L氫氣，不是氯氣，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，故④錯誤；
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；②；
（3）①陽極附近陰離子有SO₄ ^2-和OH ^-，氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；此時硫酸根通過陰離子交換膜，鉀離子通過陽離子交換膜，由電荷守恒知鉀離子數(shù)目大于硫酸根離子數(shù)目，
故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；小于；
②陰極氫離子放電，氫氧根離子濃度增大，所以溶液的pH增大，
故答案為：H⁺放電，促進水的電離，OH^-濃度增大；
③燃料電池正極氧氣得到電子，與水生成氫氧根離子，電極反應(yīng)的離子方程式為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-．

點評：本題考查原電池和電解池原理，明確離子的放電順序及電極上發(fā)生的反應(yīng)即可分析解答，本題難度中等．