题目内容

20．在如图所示装置中，试管A、B中的电极为多孔的惰性电极；C、D为两个铂夹夹在被Na2SO4溶液浸湿的滤纸条上，滤纸条的中部滴有KMnO4液滴；电源有a、b两极．若在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛KOH溶液的水槽中，断开K1，闭合K2、K3，通直流电，实验现象如图所示，请回答下列问题
（1）标出电源的正、负极：a为负极，b为正极．
（2）在湿的Na2SO4滤纸条的中部KMnO4液滴处发生的现象为紫色向D方向移动，两极有气体产生
（3）若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极．此时切断K2、K3，闭合K1，则电流表的指针是（填“是”或“否”）偏转．
（4）若电流表的指针发生偏转，请写出有关的电极反应式：A中O2+2H2O+4e-═4OH-
B中2H2+4OH--4e-═4H2O（若指针不发生偏转，则此题不需要回答）．若指针不发生偏转，请说明理由多余（若指针发生偏转，则此题不需要回答）．

分析 A、B中电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹；电源有a、b两极．若在A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中，切断K1，闭合K2、K3，通直流电，AB、CD处是电解原理的应用，依据AB中气体体积变化分析，电解的是水，A端产生氧气，电解池的阳极，B端是氢气，为电解池的阴极，则a为电源的负极，b为电源正极；
（1）根据原电池的工作原理书写电极反应式；
（2）先判断C、D 的电极名称，判断电解时溶液中离子的移动方向；
（3）若电解一段时间，A、B中均有气体包围电极．此时切断K2、K3，闭合K1，电流表的指针偏转，说明AB中形成的氢氧燃料电池，依据原电池原理分析判断；
（4）根据原电池中燃料电池的工作原理和规律来回答．

解答 解：（1）切断K1，合闭K2、K3通直流电，电极A、B及氢氧化钾溶液构成电解池，根据离子的放电顺序，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，分别生成氢气和氧气，氢气和氧气的体积比为2：1，通过图象知，B极上气体体积是A极上气体体积的2倍，所以B极上得氢气，A极上得到氧气，所以B极是阴极，A极是阳极，故a是负极，b是正极．
故答案为：负极；正极；
（2）浸有硫酸钠的滤纸和电极C、D与电源也构成了电解池，因为a是负极，b是正极，所以C是阴极，D是阳极，电解质溶液中的阳离子钾离子向阴极移动，阴离子高锰酸根离子向阳极移动，所以D极呈紫色；电解质溶液中氢离子和氢氧根离子放电，所以在两极上都得到气体．
故答案为：紫色向D方向移动，两极有气体产生；
（3）切断K2、K3，合闭K1，电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极．此装置构成氢氧燃料原电池，所以有电流通过，电流表的指针移动．
故答案为：是；
（4）若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极．此时切断K2、K3，闭合K1，构成氢氧燃料电池，在燃料电池中，燃料氢气B为负极，方程式为2H2+4OH--4e-=4H2O；
氧气A作正极，方程式为O2+2H2O+4e-=4OH-；
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；2H2+4OH--4e-=4H2O．

点评 本题考查了原电池、电解池工作原理，写电极反应式要注意结合电解质溶液书写，如果电解质溶液不同，虽然原料相同，电极反应式也不同，如氢氧燃料电池，当电解质为酸或碱，电极反应式就不同．

练习册系列答案
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B．反应①、②选择不同的催化剂
C．反应①、反应②同时升高温度  
D．反应①、反应②同时降低温度
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C．铁与稀硝酸反应：Fe+2H+═Fe2++H2↑
D．铝片插入硝酸银溶液中 Al+3Ag+═Al3++3Ag
17．下列表达正确的是（　　）
A．HClO的电子式为    
B．H2S的电子式可表示为
C．用电子式表示Na2O的形成过程为2Na×+→2Na+
D．MgCl2的电子式为Mg2+

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