Question

该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾
①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”或“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（填写“A”、“B”、“C”、“D”）______导出，制得的氧气从出口（填写“A”、“B”、“C”、“D”）______导出．
③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因______．
④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______．

Answer 1

【答案】分析：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根据氢氧化钠和氧气生成的电极判断导出口．
③根据放电的离子判断PH增大的原因．
④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↑；＜．
②氢氧化钠在阴极生成，所以在D口导出；氧气在阳极生成，且氧气是气体，所以从B口导出．
故答案为：D，B．
③通电开始后，阴极上氢离子放电生成氢气，氢离子来自于水，所以促进水的电离，导致溶液中氢氧根离子的浓度大于氢离子的浓度，所以溶液的PH值增大．
故答案为：H⁺放电，促进水的电离，OH^-浓度增大．
④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：本题考查了原电池和电解池原理，难度不大，注意燃料原电池电极反应式的书写时，要根据电解质溶液的酸碱性确定生成的离子或物质．