题目内容
【题目】某小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法,可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
(1)该电解槽的阳极反应为________________________,此时通过阴离子交换膜的离子数________(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
(2) 制得的氢氧化钾溶液从出口________(填写“A”、“B”、“C”、“D”)导出,制得的氧气从出口________ (填写“A”、“B”、“C”、“D”)导出。
(3)通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因_______________________________ 。
(4)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,则电池正极的电极反应为___________
【答案】2H2O-4e-===O2↑+4H+ 小于 D B H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大 O2+2H2O+4e-===4OH-
【解析】
(1)电解时,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,阳极上失电子发生氧化反应;根据阴阳离子的移动方向,通过相同电量时,阴阳离子交换的个数判断。
(2)根据氢氧化钠和氧气生成的电极判断导出口。
(3)根据放电的离子判断PH增大的原因。
(4)燃料原电池中,正极上氧化剂得电子发生还原反应,写出相应的电极反应式,注意结合电解质溶液的酸碱性书写。
(1)电解时,阳极上失电子发生氧化反应,反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+;阳极氢氧根离子放电,因此硫酸根离子向阳极移动,阴极氢离子放电,因此钠离子向阴极移动,所以通过相同电量时,通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。
故答案为:2H2O-4e-===O2↑+4H+;小于;
(2)氢氧化钾在阴极生成,所以在D口导出;氧气在阳极生成,且氧气是气体,所以从B口导出。
故答案为:D;B;
(3)通电开始后,阴极上氢离子放电生成氢气,氢离子来自于水,所以促进水的电离,导致溶液中氢氧根离子的浓度大于氢离子的浓度,所以溶液的pH值增大。
故答案为:H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大;
(4)燃料原电池中,燃料在负极上失电子发生氧化反应,氧化剂在正极上得电子发生还原反应,该燃料原电池中,氧气是氧化剂,所以氧气在正极上得电子和水反应生成氢氧根离子,电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-。
故答案为:O2+2H2O+4e-===4OH-。
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