Question

【题目】如图所示三套实验装置，分别回答下列问题。

图1图2图3

（1）图1中，① 若开始时开关K与a连接，则该装置为_____（填装置名称），电极A的电极反应式为________________________

②若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为 ___________________________

（2）2004年美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200°C左右时供电，电池示意如图2所示：

①______极（填a或b）为电池的正极，电池工作时电流方向为_________（填a→b或b→a）

②写出该电池负极的电极反应式________________________________________

（3）用图3装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾（电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）。

①该电解槽的阴极反应式为_____________________。

②制得的硫酸溶液从出口____（填“A”、“D”）导出,并简述原因__________________________(请用化学用语和文字解释)

Answer 1

【答案】 原电池 2H2O＋O2＋4e－＝4OH－ 2H2O＋2Cl-2OH－＋H2↑＋Cl2↑ b b→a C2H5OH-12e－+3H2O＝12H++2CO2 2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑ 或2H+＋2e－＝H2↑ A 2H2O-4e－＝4H+＋O2↑,OH－在阳极放电，使水的电离平衡正向移动， c(H+)增大，SO42-通过阴离子交换膜进入阳极，和H+结合成硫酸

【解析】本题考查电化学。（1）图1中，开关K与a连接形成原电池反应，发生吸氧腐蚀，A电极石墨做正极溶液中氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应为：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；②开关K与b连接，装置为电解池，石墨作阳极，铁为阴极，相当于电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，电解总反应的离子方程式为2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑；（2）①燃料电池中，燃料乙醇在负极(a极)发生失电子的反应，氧气是在正极(b极)上发生得电子的反应，电流在电路中从正极流向负极，即b→a；②该电池负极的电极反应式为：C2H5OH+3H2O﹣12e﹣=2CO2+12H+；（3）①电解时，阴极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2H++2e﹣=H2↑或2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑；②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↑，OH－在阳极放电，因此硫酸根离子向阳极移动，该电极上会产生硫酸，阴极氢离子放电，因此钾离子向阴极移动，电解产生的氢氧化钾在阴极生成，所以氢氧化钾溶液从出口D流出，制得的硫酸溶液从A口流出。