题目内容
【题目】某课外活动小组同学用下图装置进行实验,试回答下列问题:
Ⅰ.以图1的实验装置进行实验。
(1)若开始时打开开关K2,闭合开关K1,则该装置为__________(填装置名称)。
(2)若开始时打开开关K1,闭合开关K2,则:
①U型管里总反应的离子方程式为____________________。
②对于上述实验,下列说法正确的是_________(填序号)。
A.溶液中Na+向B极移动
B.从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度
D.若标准状况下从A极逸出2.24L气体,则外电路上通过的电子数目约为0.2NA
Ⅱ.以图2的实验装置进行实验。
(3)该小组同学认为,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图2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该电解槽的阳极反应式为___________________。单位时间内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从出口D导出的溶液是____(填化学式)。
【答案】原电池 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ D 4OH--4e-=2H2O+O2↑(或2H2O—4e-= O2↑+4H+) 小于 KOH
【解析】
I.(1)若开始时打开开关K2,闭合开关K1,该装置为原电池,发生吸氧腐蚀;
(2)若开始时打开开关K1,闭合开关K2,该装置为电解池,石墨作阳极,铁作阴极,
①阳极上氯离子发生生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气;
②A.溶液中Na+向阴极移动;
B.氯气能置换出碘,碘与淀粉试液变蓝色,氢气没有此功能;
C.根据“析出什么加入什么”的原则判断;
D.A极反应为2H++2e-=H2↑,根据生成氢气的物质的量分析转移电子数;
II.(3)①电解硫酸钾溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气;根据电荷守恒判断交换离子数多少;
②电解时,阴极上氢离子放电生成氢气,同时溶液中产生氢氧化钾从D口导出。
I.(1)若开始时打开开关K2,闭合开关K1,该装置没有外接电源,且能自发的进行氧化还原反应,符合原电池的构成条件,则为原电池,铁发生吸氧腐蚀,
因此,本题正确答案是:原电池;
(2)若开始时打开开关K1,闭合开关K2,该装置为电解池,石墨作阳极,铁作阴极,
①阳极上氯离子发生生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气,同时阴极附近还有氢氧根离子生成,所以其电池反应式为:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑,
因此,本题正确答案是:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;
②A.溶液中Na+向阴极A电极移动,故错误;
B.氯气能置换出碘,碘与淀粉试液变蓝色,氢气没有此功能,A逸出的气体是氢气,所以不能实现该实验,故错误;
C.阴极上析出氢气,阳极上析出氯气,实质上相当于析出氯化氢,根据“析出什么加入什么”的原则知,应该向溶液中通入氯化氢气体,故错误;
D. A极反应为2H++2e-=H2↑,若标准状况下从A极逸出2.24L气体,即产生0.1mol氢气,则外电路上通过的电子数目约为0.2NA,故正确;
所以D选项是正确的;
II.(3) ①电解硫酸钾溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,根据电荷守恒知,通过阴离子交换膜的离子(SO42-)数小于通过阳离子交换膜的离子(K+)数,
因此,本题正确答案是:4OH--4e-=2H2O+O2↑;小于;
②电解时,阴极上氢离子放电生成氢气,同时溶液中产生氢氧化钾,气体从上口C放出,则氢氧化钾从D口流出,所以从出口D导出的溶液是KOH。
因此,本题正确答案是:KOH。
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