题目内容

10．如图所示三套实验装置，分别回答下列问题．

（1）图1中，①若开始时开关K与a连接，则该装置为原电池（填装置名称），电极A的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
②若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑
（2）2004年美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200°C左右时供电，电池示意如图2所示：
①b极（填a或b）为电池的正极，电池工作时电流方向为b→a（填a→b或b→a）
②写出该电池负极的电极反应式C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+
（3）用图3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该电解槽的阴极反应式为2H++2e-=H2↑．
②制得的硫酸溶液从出口A（填“A”、“D”）导出，并简述原因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，该电极上会产生硫酸（请用化学用语和文字解释）

分析 （1）①开始时开关K与a连接形成原电池反应，发生吸氧腐蚀，B电极铁做负极失电子生成亚铁离子，A电极石墨做正极溶液中氧气得到电子生成氢氧根离子；
②开始时开关K与b连接形成电解池，与电源正极相连的A电极为阳极，溶液中氯离子失电子生成氯气，与电源负极相连的B电极为电解池的阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气；
（2）在燃料电池中，燃料在负极发生失电子的反应，电流在电路中从正极流向负极；
（3）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，电解产生的氢氧化钾在阴极产生．

解答 解：（1）①开始时开关K与a连接形成原电池反应，发生吸氧腐蚀，A电极石墨做正极溶液中氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：原电池；O2+2H2O+4e-=4OH-；
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，即B电极反应为2H++2e-=H2↑；电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，电解总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑，
故答案为：2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑；
（2）①燃料电池中，燃料乙醇在负极发生失电子的反应，氧气是在正极上发生得电子的反应，电流在电路中从正极流向负极，根据质子移动方向，可以知道b是正极，a是负极，故答案为：b；b→a；
②该电池负极的电极反应式为：C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+，故答案为：C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+；
（3）①电解时，阴极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故答案为：2H++2e-=H2↑；
②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，该电极上会产生硫酸，阴极氢离子放电，因此钾离子向阴极移动，电解产生的氢氧化钾在阴极生成，所以氢氧化钾溶液从出口D流出，制得的硫酸溶液从A口流出，
故答案为：A；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，该电极上会产生硫酸．

点评 本题考查原电池和电解池知识，题目难度中等，本题注意把握根据电池总反应书写电极方程式的方法．

练习册系列答案
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