Question

17．如图所示，A、B中电极为多孔惰性电极；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，通电一段时间后，状态如图所示，则：
（提示：注意观察试管中的气体体积比）
（1）电源a为负极．
（2）在湿的Na₂SO₄滤纸条中心的KMnO₄液滴，有什么现象紫色向D方向移动．
（3）A极的电极反应式是4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（4）一段时间后，KOH溶液pH值增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
若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，则此时A极电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

Answer 1

分析 电解KOH溶液时，阳极上生成氧气、阴极上生成氢气，且氧气和氢气体积之比为1：2，根据图知，A中气体是氧气、B中气体是氢气，则A中电极为阳极、B中电极为阴极；
（1）连接阳极的电极是正极、连接阴极的电极是负极；
（2）高锰酸钾溶液中高锰酸根离子呈红色，电解过程中，阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动；
（3）A电极上氢氧根离子放电生成氧气；
（4）电解KOH溶液时，实际上是电解水，KOH不参加反应，所以KOH的物质的量不变，水的量减少，导致KOH浓度增大；
若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，说明构成原电池，有氢气的电极是负极、有氧气的电极是正极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子．

解答 解：电解KOH溶液时，阳极上生成氧气、阴极上生成氢气，且氧气和氢气体积之比为1：2，根据图知，A中气体是氧气、B中气体是氢气，则A中电极为阳极、B中电极为阴极；
（1）连接阳极的电极是正极、连接阴极的电极是负极，a连接阴极，则a是负极，故答案为：负；
（2）高锰酸钾溶液中高锰酸根离子呈红色，电解过程中，阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，电解时，硫酸钠溶液和铂电极构成电解池，C是阴极、D是阳极，所以高锰酸根离子向阳极D电极移动，则看到的现象是紫色向D方向移动，故答案为：紫色向D方向移动；
（3）A电极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（4）电解KOH溶液时，实际上是电解水，KOH不参加反应，所以KOH的物质的量不变，水的量减少，导致KOH浓度增大，所以溶液的pH增大；
若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，说明构成原电池，有氢气的电极是负极、有氧气的电极是正极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4 OH^-，故答案为：增大；O₂+2H₂O+4e^-=4 OH^-．

点评 本题考查原电池和电解池原理，为高频考点，正确判断正负极、阴阳极是解本题关键，知道各个电极上发生的反应，难点是电极反应式的书写，题目难度不大．