Question

用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾．
（1）X极与电源的

 

（填“正”或“负”）极相连，氢气从

 

（填“A、B、C或D”）口导出．
（2）已知离子交换膜只允许一类离子通过，则M为

 

（填“阴离子”或“阳离子”）交换膜．
（3）若制得标准状况下5.6L氧气，则生成氢氧化钾的质量是

 

．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）根据加入的物质知，X电极附近生成硫酸，Y电极附近生成氢氧化钾，则X电极上氢氧根离子放电，Y电极上氢离子放电，所以X是阳极，Y是阴极，阳极与电源正极相连；阳极上生成氧气，阴极上生成氢气；
（2）电解过程中，电解质溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；
（3）根据转移电子守恒计算生成硫酸的质量．

解答： 解：（1）题图中左边加入含硫酸的水，右侧加入含KOH的水，说明左边制硫酸，右边制备KOH溶液，氢氧根离子在阳极放电，同时电解后溶液呈酸性，氢离子在阴极放电，同时电解后溶液呈碱性，则X为阳极，Y为阴极，所以X连接电源正极；
Y电极上氢离子放电生成氢气，所以氢气从C口导出，
故答案为：正；C；
（2）OH^-在阳极发生氧化反应，使左边溶液中H⁺增多，为了使溶液呈电中性，硫酸钾溶液中的SO₄^2-通过M交换膜向左边迁移，即M为阴离子交换膜；
故答案为：阴离子；
（3）n（O₂）=

5.6L

22.4L/mol

=0.25mol，根据4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑知，失电子的物质的量为1mol，Y极的反应式为2H⁺+2e^-═H₂↑，根据得失电子守恒知，生成氢氧根的物质的量为1mol，根据氢氧根守恒得生成1mol KOH，m（KOH）=nM=1mol×56g/mol=56g，
故答案为：56g．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，正确推断电解池阴阳极是解本题关键，根据加入水溶液的溶质确定电极产物，结合电极产物确定阴阳极，再结合转移电子守恒进行有关计算，难度中等．