题目内容
【题目】如图所示,E为浸有Na2SO4溶液的滤纸,并加入几滴酚酞。A、B均为Pt片,压在滤纸两端,R、S为电源的电极。M、N为惰性电极。G为检流计,K为开关。试管C、D和电解池中都充满KOH溶液。若在滤纸E上滴一滴紫色的KMnO4溶液,断开K,接通电源一段时间后,C、D中有气体产生。
(1)R为电源的__,S为电源的__。
(2)A极附近的溶液变为红色,B极的电极反应式为__。
(3)滤纸上的紫色点移向__(填“A极”或“B极”)。
(4)当试管C、D中的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,经过一段时间,C、D中气体逐渐减少,主要是因为_,写出有关的电极反应式:__。
【答案】负极 正极 2H2O-4e-=4H++O2↑ B极 氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应,消耗了氢气和氧气 2H2+4OH--4e-=4H2O(负极),O2+2H2O+4e-=4OH-(正极)
【解析】
(1)根据电极产物判断电解池的阴阳极及电源的正负极;(2)根据电解池原理及实验现象书写电极反应式;(3)根据电解池原理分析电解质溶液中离子移动方向;(4)根据燃料电池原理分析解答。
(1)断开K,通直流电,电极C、D及氢氧化钾溶液构成电解池,根据离子的放电顺序,溶液中氢离子、氢氧根离子放电,分别生成氢气和氧气,氢气和氧气的体积比为2:1,通过图象知,C极上气体体积是D极上气体体积的2倍,所以C极上得氢气,D极上得到氧气,故R是负极,S是正极,故答案为:负极 ;正极;
(2)A极是阴极,电解高锰酸钾时,在该极上放电的是氢离子,所以该极上碱性增强,酚酞显红色,B极是阳极,该极附近发生的电极反应式为:2H2O-4e-=4H++O2↑,故答案为:2H2O-4e-=4H++O2↑;
(3)浸有高锰酸钾的滤纸和电极A、B与电源也构成了电解池,因为R是负极,S是正极,所以B极是阳极,A极是阴极,电解质溶液中的阴离子高锰酸根离子向阳极移动,紫色点移向B极,故答案为:B极;
(4)当C、D里的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,构成氢氧燃料电池,氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应,消耗了氢气和氧气;在燃料电池中,燃料氢气为负极,在碱性环境下的电极反应式为:2H2+4OH--4e-=4H2O,C中的电极作负极,D中的电极作正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应,消耗了氢气和氧气;2H2+4OH--4e-=4H2O(负极),O2+2H2O+4e-=4OH-(正极)。
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