题目内容

18.某课外活动小组用如图1装置进行实验,试回答下列问题.
(1)若开始时开关K与a连接,则B极的电极反应式为Fe-2e-═Fe2+.
(2)若开始时开关K与b连接,则B极的电极反应式为2H++2e-═H2↑,有关上述实验,下列说法正确的是(填序号)②③.
①溶液中Na+向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后通入适量HCl可恢复到电解前电解质的浓度
④若标准状况下B极产生2.24L气体,则溶液中转移0.1mol电子
(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.
①该电解槽的阳极反应式为4OH--4e-═2H2O+O2↑.此时通过阴离子交换膜的离子数小于(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(填写“A”、“B”、“C”或“D”)D导出.
③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O2+2H2O+4e-═4OH-.

分析 (1)若开始时开关K与a连接,则形成原电池反应,为铁的吸氧腐蚀;
(2)若开始时开关K与b连接,形成电解池装置,石墨为阳极,发生氧化反应生成氯气,铁为阴极,发生还原反应生成氢气和氢氧化钠;
①电解过程中阳离子向阴极移动;
②A电极为阳极,从A极处逸出的气体是氯气;
③恢复到电解前电解质的浓度,”出什么加什么“的原则分析;
④电子只能通过导线;
(3)用惰性电极电解硫酸钾实质时电解水,阴极氢离子放电生成氢气,钾离子通过阳离子交换膜进入阴极生成氢氧化钾,阳极氢氧根放电生成氧气,硫酸根通过阴离子膜进入阴极区得到硫酸;氢氧燃料电池,正极氧气得到电子,在碱性溶液中生成氢氧根.

解答 解:(1)开始时开关K与a连接,是原电池,铁为负极,发生氧化反应,失去电子生成亚铁离子,电极方程式为Fe-2e-═Fe2+,
故答案为:Fe-2e-═Fe2+;
(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,电极方程式为2H++2e-=H2↑,
故答案为:2H++2e-=H2↑;
①电解过程中阳离子向阴极移动,B为阴极,溶液中Na+向,B极移动,故①错误;
②A生成氯气,能使湿润KI淀粉试纸变蓝,故②正确;
③反应一段时间后加适量HCl气体,可恢复到电解前电解质的浓度,故③正确;
④电子只能通过导线,不能通过溶液,故④错误;
故答案为:②③;
(3)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↑;小于;
②阴极氢离子放电,氢氧根离子浓度增大,钾离子向阴极移动,所以氢氧化钾在阴极生成,故答案为:D;
③燃料电池正极氧气得到电子,与水生成氢氧根,电极方程式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-.

点评 本题综合原电池和电解质知识,理解电解质溶液的酸碱性确定生成的离子或物质,侧重于学生的分析能力和电化学知识的综合应用,注意解题时要注意分析电极反应及生成物,难度中等.

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