Question

【题目】Ⅰ．通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。该传感器的原理

如图所示：

（1）该装置的主要能量转化形式是_______________。b为______极，发生的电极反应式为_________________。

（2）在传感器工作过程中，电解质溶液硫酸的浓度___________（填“增大”“减小”“不变”）。当电路中转移0.2 mol电子时，传感器内参加反应的HCHO为_______g。

Ⅱ．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（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）该电解槽的阴极发生_____反应（填“氧化”“还原”）。

（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】化学能转化为电能 负 HCHO＋H2O－4e－==CO2＋4H+ 减小 1.5 还原 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+组成硫酸

【解析】

Ⅰ．原电池工作时，HCHO失电子在负极发生氧化反应，负极反应为HCHO+H2O-4e-=CO2+4H+，O2在正极得电子发生还原反应，正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，结合电池总反应判断溶液浓度变化，以此解答该题；

Ⅱ．（1）电解池的阴极发生还原反应，阳极上发生氧化反应；（2）阳极附近溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气，附近水的电离平衡被破坏，氢离子浓度增大，A处是硫酸。

Ⅰ．（1）该装置无外接电源，应为原电池，能量转化形式为将化学能转化为电能；其中b极HCHO发生氧化反应生成CO2，应为原电池的负极，电极反应为HCHO＋H2O－4e－==CO2＋4H+；（2）该原电池的a极为正极，发生电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，原电池工作时有水生成，则电解质溶液硫酸的浓度会减小；由负极电极反应为HCHO＋H2O－4e－==CO2＋4H+可知，当电路中转移0.2 mol电子时，参加反应的HCHO的物质的量为0.05mol，质量为0.05mol×30g/mol=1.5g。

Ⅱ．（1）电解硫酸钾溶液，电解池中阴极上是溶液中氢离子得电子发生还原反应生成氢气；（2）OH－在阳极放电，发生氧化反应生成氧气，使水的电离平衡正向移动，电极反应式为2H2O-4e－＝4H+＋O2↑，则阳极区c(H+)增大，SO42-通过阴离子交换膜进入阳极，和H+组成硫酸，故A处是硫酸。