题目内容

13．某课外活动小组用如图1装置进行实验，试回答下列问题．

（1）若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为Fe-2e-═Fe2+．
（2）若开始时开关K与b连接，总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑．有关上述（2）实验，下列说法正确的是（填序号）④．
①溶液中Na+向A极移动
②若标准状况下B极产生2.24L气体，则溶液中转移0.2mol电子
③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
④从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
（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．
①该电解槽的阳极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑．此时通过阳离子交换膜的离子数大于（填“大于”、“小于”或“等于”）通过阴离子交换膜的离子数．
②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式为O2+2H2O+4e-=4OH-．

分析 （1）若开始时开关K与a连接，则形成原电池反应，为铁的吸氧腐蚀；
（2）若开始时开关K与b连接，形成电解池装置，石墨为阳极，发生氧化反应生成氯气，铁为阴极，发生还原反应生成氢气和氢氧化钠；
①电解过程中阳离子向阴极移动；
②电子只能通过导线；
③恢复到电解前电解质的浓度，”出什么加什么“的原则分析；
④A电极为阳极，从A极处逸出的气体是氯气；
（3）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．

解答 解：（1）开始时开关K与a连接，是原电池，铁为负极，发生氧化反应，失去电子生成亚铁离子，电极方程式为Fe-2e-═Fe2+，故答案为：Fe-2e-═Fe2+；
（2）开关K与b连接，装置为电解池，铁为阴极，发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，电极方程式为2H++2e-=H2↑，电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，总方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑，
①电解过程中阳离子向阴极移动，B为阴极，溶液中Na+向，B极移动，故①错误；
②电子只能通过导线，不能通过溶液，故②错误；
③反应一段时间后加适量HCl气体，可恢复到电解前电解质的浓度，不是加入盐酸，故③错误；
④A生成氯气，能使湿润KI淀粉试纸变蓝，故④正确，
故答案为：2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑；④；
（3）①电解时，阳极上失电子发生氧化反应，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，所以阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气4OH--4e-=2H2O+O2↑；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：4OH--4e-=2H2O+O2↑；大于；
②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-．

点评 本题综合原电池和电解质知识，侧重于学生的分析能力和电化学知识的综合应用，注意解题时要注意分析电极反应及生成物，难度中等．

练习册系列答案
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