Question

【题目】某同学用下图装置电解硫酸钾溶液来获得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。

（1）X极与电源的________(填“正”或“负”)极相连，氢气从________(填“A”“B”“C”或“D”)口导出。

（2）离子交换膜只允许一类离子通过，则M为________(填“阴离子”或“阳离子”，下同)交换膜，N为________交换膜，图中少量硫酸和少量氢氧化钾的作用是________________________________________。

（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(石墨为电极)，则电池负极的电极反应式为______________________________________________。

（4）若使用铅蓄电池作电源完成上述电解，当制得11.2 L标准状况下的氢气时，理论上铅蓄电池消耗硫酸________ mol，正极板质量增加______g，负极板质量增加________g。

Answer 1

【答案】 正 C 阴离子 阳离子 增强溶液导电性 H2－2e－＋2OH－===2H2O 1 32 48

【解析】目的是用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾，由装置图可知，硫酸应在左室得到，KOH在右室得到，左室为阳极室，氢氧根离子放电生成氧气，M为阴离子交换膜，硫酸根离子通过阴离子交换膜进入左室，右室为阴极室，氢离子放电生成氢气，N为阳离子交换膜，钾离子通过阳离子交换膜进入右室。则

（1）左室为阳极室，X极与电源正极相连，右室为阴极室，氢离子放电生成氢气，氢气从C口导出。（2）由上述分析可知，M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜。硫酸与氢氧化钾均是强电解质，图中少量硫酸和少量氢氧化钾的作用是增强溶液导电性；（3）将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池（石墨为电极），负极发生氧化反应，氢气在负极失去电子，碱性条件下生成水，负极电极反应式为：H2－2e－＋2OH－＝2H2O；（4）生成氢气物质的量为11.2L÷22.4L/mol=0.5mol，转移电子为0.5mol×2=1mol。铅蓄电池的总反应为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)＝2PbSO4(s)+2H2O(l)，所以理论上铅蓄电池消耗硫酸1mol，正极板发生反应：PbO2(s)+2e－+4H＋(aq)+SO42－aq)＝PbSO4(s)+H2O(l)，所以正极板质量增加0.5mol×303g/mol－0.5mol×239g/mol＝32g，负极板反应为Pb(s)－2e－+SO42－(aq)＝PbSO4(s)，质量增加0.5mol×96g/mol＝48g。