Question

如图所示的实验装置中，X、Y分别为直流电源的两极．在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分别插入多孔铂电极，切断电源开关S₁，合闭开关S₂，通直流电一段时间后，请回答下列问题：
（1）判断电源的正、负极：X为

 

极；
（2）写电极反应式：A中

 

，B中

 

，通电一段时间后溶液的pH值将

 

（填增大、减小或不变）；若到此时，电路中共通过1.204×10²⁴个e^-，则A中生成的气体在标况下的体积为

 

；
（3）若电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极，此时切断开关S₂，闭合开关S₁，则电流计的指针是否发生偏转？（填“偏转”或“不偏转”）

 

；
（4）若电流计指针偏转，写出B中的电极反应式（若指针“不偏转”，此题不必回答），B中

 

．

Answer 1

考点：常见化学电源的种类及其工作原理

专题：电化学专题

分析：在A、B中充满KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分别插入一多孔的惰性电极．切断电源开关S₁，闭合开关S₂，因为A试管中气体体积是B试管中的2倍，所以A中为H₂，B中为O₂，即A为阴极，B为阳极，所以x为正极，y为负极，C与电源正极相连，为阳极，电极反应方程式为2I^--2e^-=I₂，B电极是阳极，溶液中的OH^-放电，电极反应式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，如果切断S₂，闭合S₁，则可由A中的H₂，B中的O₂与KOH溶液形成H₂-O₂燃料电池，氢气一极是负极，氧气一极是正极．

解答： 解：（1）惰性电极电解KOH溶液，实质就是电解水，所得产物为H₂和O₂，因为A试管中气体体积是B试管中的2倍，所以A中为H₂，B中为O₂，即A为阴极，B为阳极，所以x为正极，y为负极，
故答案为：正；
（2）A电极是阴极，该极上是氢离子放电，4H⁺+4e-=2H₂↑，若到此时，电路中共通过1.204×10²⁴个e^-，即转移电子是2mol，生成氢气1mol，体积是22.4L，
B电极是阳极，溶液中的OH^-放电，电极反应式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，电解的实质是电解水，所以氢氧化钾浓度增大，pH增大，
故答案为：4H⁺+4e-=2H₂↑；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；增大；22.4L；
（3）如果切断S₂，闭合S₁，则可由A中的H₂，B中的O₂与KOH溶液形成H₂-O₂燃料电池，把化学能变为电能，因此指针偏转，故答案为：偏转；
（4）在氢氧燃料电池中，负极氢气失去电子，正极氧气得到电子，所以氢气一极是负极，氧气一极是正极，电极反应式分别是：A极 2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O、B极 2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-．
故答案为：2H₂O+O₂+4e=4OH^-．

点评：该题综合考查原电池和电解池知识，是高考中的常见题型和重要的考点之一，属于中等难度的试题．试题综合性强，难易适中，贴近高考，有利于培养学生分析问题、解决问题的能力，也有助于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力，提高学生学习效率．