Question

2．某課外活動小組用如圖裝置進(jìn)行實驗，試回答下列問題：
（1）若開始時開關(guān)K與a連接，則B極的電極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺．
（2）若開始時開關(guān)K與b連接，則B極的電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑，總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（3）有關(guān)上述實驗，下列說法正確的是②④．
A．溶液中Na⁺向A極移動
B．從A極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán)
C．反應(yīng)一段時間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度
D．若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24L氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.2mol電子
（4）該小組同學(xué)認(rèn)為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀．
①該電解槽的陽極反應(yīng)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑． 此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于（填“大于”“小于”或“等于”）通過陽離子交換膜的離子數(shù)．
②制得的氫氧化鉀溶液從出口（填“A”、“B”、“C”或“D”）D導(dǎo)出．
③電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強，用平衡移動原理解釋原因電解過程中陰極區(qū)是水電離出的氫離子放電，2H⁺+2e^-=H₂↑，所以水的電離平衡正向移動，導(dǎo)致氫氧根離子濃度大于氫離子，溶液顯示堿性．

Answer 1

分析 （1）開始時開關(guān)K與a連接形成原電池反應(yīng)，B電極鐵做負(fù)極失電子生成亞鐵離子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A電極石墨做正極溶液中氧氣得到電子生成氫氧根離子；
（2）開始時開關(guān)K與b連接形成電解池，與電源正極相連的A電極為陽極，溶液中氯離子失電子生成氯氣，與電源負(fù)極相連的B電極為電解池的陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，電解氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣；
（3）A、電解過程中陽離子向陰極移動；
B、A電極為陽極，從A極處逸出的氣體是氯氣；
C、恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度，”出什么加什么“的原則分析；
D、B極是電解池的陰極，標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生2.24L氣體為氫氣物質(zhì)的量為0.1mol，依據(jù)電極反應(yīng)計算，由2H⁺+2e^-=H₂↑得到溶液中轉(zhuǎn)移0.2mol電子
（4）①電解時，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；根據(jù)陰陽離子的移動方向，通過相同電量時，陰陽離子交換的個數(shù)判斷．
②電解產(chǎn)生的氫氧化鉀在陰極產(chǎn)生；
③電解過程中陰極區(qū)是水電離出的氫離子放電，水的電離平衡受到影響．

解答 解：（1）開始時開關(guān)K與a連接形成原電池反應(yīng)，B電極鐵做負(fù)極失電子生成亞鐵離子，電極反應(yīng)為：Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）開關(guān)K與b連接，裝置為電解池，鐵為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子得到電子生成氫氣，即B電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑；電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，電解總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（3）A、電解過程中陽離子向陰極移動，B為陰極，溶液中Na⁺向，B極移動，故①錯誤；
B、A生成氯氣，能使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍(lán)，故②正確；
C、反應(yīng)一段時間后加適量HCl氣體，可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度，不是加入鹽酸，故③錯誤；
D、若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24L氫氣，為氫氣物質(zhì)的量為0.1mol，依據(jù)電極反應(yīng)計算，由2H⁺+2e^-=H₂↑得到溶液中轉(zhuǎn)移0.2mol電子，故④正確；
故答案為：②④；
（4）①電解時，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；陽極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽極移動，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動，所以通過相同電量時，通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)．
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；小于；
②電解產(chǎn)生的氫氧化鉀在陰極生成，所以氫氧化鉀溶液從出口D流出，故答案為：D；
③電解過程中陰極區(qū)是水電離出的氫離子放電，2H⁺+2e^-=H₂↑，所以水的電離平衡正向移動，導(dǎo)致氫氧根離子濃度大于氫離子，溶液顯示堿性，故答案為：電解過程中陰極區(qū)是水電離出的氫離子放電，2H⁺+2e^-=H₂↑，所以水的電離平衡正向移動，導(dǎo)致氫氧根離子濃度大于氫離子，溶液顯示堿性．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，難度不大，注意燃料原電池電極反應(yīng)式的書寫時，要根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性確定生成的離子或物質(zhì)．