Question

某课外活动小组同学用如图装置进行实验，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略大于0.2N_A
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

 

．此时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制得的氢氧化钾溶液从出口

 

（填“A”、“B”、“C”、“D”）导出．
③通电开始后，阴极附近溶液的pH会增大，请简述原因

 

．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：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．电解时，电流不仅用于电解，还产生热量；
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，气体从上口放出；
③电解时，阴极上由水电离出的氢离子放电，则氢氧根离子剩余，导致溶液呈碱性．

解答： 解：（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，
故答案为：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^-+2H₂O

通电  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2Cl^-+2H₂O

通电  .

2OH^-+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．电解时，电流不仅用于进行电解，还产生热量，导致外电路上通过的电子数目略大于0.2N_A，故正确；
故选D；
（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数小于通过阳离子交换膜的离子数，故答案为：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，故选D；
③电解时，阴极上由水电离出的氢离子放电，则氢氧根离子剩余，导致溶液碱性增强，
故答案为：H⁺放电，促进水的电离，OH^-浓度增大．

点评：本题考查了电解池原理，明确离子放电顺序及各个电极上放电的离子是解本题关键，难点是电极反应式的书写，也为易错点，要熟练掌握．