题目内容
某小组同学设想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。
(1)X极与电源的 (填“正”或“负”)极相连，氢气从 (选填“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。
(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)若在标准状况下，制得11.2 L氢气，则生成硫酸的质量是 ，转移的电子数为 。
(1)正 C (2)阴离子 阳离子 (3)H2－2e－＋2OH－=2H2O (4)49g 6.02×1023
【解析】题图中左边加入含硫酸的水，暗示左边制硫酸，即OH－在阳极发生氧化反应，使左边溶液中H＋增多，为了使溶液呈电中性，硫酸钾溶液中的SO42-通过M交换膜向左边迁移，即M为阴离子交换膜，由此推知X为阳极，与电源正极相连，B出口产生氧气，A出口流出硫酸；同理，右侧加入含KOH的水，说明右边制备KOH溶液，H＋在Y极发生还原反应，说明Y极为阴极，与电源负极相连，右边溶液中OH－增多，硫酸钾溶液中K＋向右迁移，N为阳离子交换膜。所以，C出口产生氢气，D出口流出KOH溶液。(3)若将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，负极反应式为2H2－4e－＋4OH－=4H2O。(4)n(H2)＝0.5 mol,2H＋＋2e－=H2↑，得电子为1 mol，X极的反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑或2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，根据电子守恒知，生成H＋的物质的量为1 mol，故生成0.5 mol H2SO4，m(H2SO4)＝49 g。
化学学科中的化学平衡、电离平衡、水解平衡和溶解平衡均符合勒夏特列原理。请回答下列问题：
（1）常温下，取pH＝2的盐酸和醋酸溶液各100 mL，向其中分别加入适量的Zn粒，反应过程中两溶液的pH变化如图所示。则图中表示醋酸溶液中pH变化曲线的是________（填“A”或“B”）。设盐酸中参加反应的Zn粒质量为m1，醋酸溶液中参加反应的Zn粒质量为m2，则m1________m2（选填“＜”、“＝”或“＞”）。
（2）已知常温下Cu（OH）2的Ksp＝2×10－20。又知常温下某CuSO4溶液里c（Cu2＋）＝0.02 mol·L－1，如果要生成Cu（OH）2沉淀，则应调整溶液pH大于________；要使0.2 mol·L－1的CuSO4溶液中Cu2＋沉淀较为完全（使Cu2＋浓度降至原来的千分之一），则应向溶液里加NaOH溶液，使溶液pH为________。
（3）10 ℃时加热NaHCO3饱和溶液，测得该溶液的pH发生如下变化：
温度/℃ | 10 | 20 | 30 | 加热煮沸后冷却到50 ℃ |
pH | 8.3 | 8.4 | 8.5 | 8.8 |
在分析该溶液pH增大的原因时，甲同学认为是升高温度HCO3-的水解程度增大所致；乙同学认为是溶液中升高温度NaHCO3受热分解生成Na2CO3，CO32-水解程度大于HCO3-所致。请你设计一个简单的实验方案给甲和乙两位同学的说法以评判（包括操作、现象和结论）________________________________________________________________________。
