Question

20．在如圖所示裝置中，試管A、B中的電極為多孔的惰性電極；C、D為兩個(gè)鉑夾夾在被Na₂SO₄溶液浸濕的濾紙條上，濾紙條的中部滴有KMnO₄液滴；電源有a、b兩極．若在A、B中充滿KOH溶液后倒立于盛KOH溶液的水槽中，斷開K₁，閉合K₂、K₃，通直流電，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖所示，請(qǐng)回答下列問題
（1）標(biāo)出電源的正、負(fù)極：a為負(fù)極，b為正極．
（2）在濕的Na₂SO₄濾紙條的中部KMnO₄液滴處發(fā)生的現(xiàn)象為紫色向D方向移動(dòng)，兩極有氣體產(chǎn)生
（3）若電解一段時(shí)間后，A、B中均有氣體包圍電極．此時(shí)切斷K₂、K₃，閉合K₁，則電流表的指針是（填“是”或“否”）偏轉(zhuǎn)．
（4）若電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，請(qǐng)寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式：A中O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-
B中2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O（若指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則此題不需要回答）．若指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，請(qǐng)說明理由多余（若指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則此題不需要回答）．

Answer 1

分析 A、B中電極為多孔的惰性電極；C、D為夾在濕的Na₂SO₄濾紙條上的鉑夾；電源有a、b兩極．若在A、B中充滿KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中，切斷K₁，閉合K₂、K₃，通直流電，AB、CD處是電解原理的應(yīng)用，依據(jù)AB中氣體體積變化分析，電解的是水，A端產(chǎn)生氧氣，電解池的陽(yáng)極，B端是氫氣，為電解池的陰極，則a為電源的負(fù)極，b為電源正極；
（1）根據(jù)原電池的工作原理書寫電極反應(yīng)式；
（2）先判斷C、D 的電極名稱，判斷電解時(shí)溶液中離子的移動(dòng)方向；
（3）若電解一段時(shí)間，A、B中均有氣體包圍電極．此時(shí)切斷K₂、K₃，閉合K₁，電流表的指針偏轉(zhuǎn)，說明AB中形成的氫氧燃料電池，依據(jù)原電池原理分析判斷；
（4）根據(jù)原電池中燃料電池的工作原理和規(guī)律來回答．

解答 解：（1）切斷K₁，合閉K₂、K₃通直流電，電極A、B及氫氧化鉀溶液構(gòu)成電解池，根據(jù)離子的放電順序，溶液中氫離子、氫氧根離子放電，分別生成氫氣和氧氣，氫氣和氧氣的體積比為2：1，通過圖象知，B極上氣體體積是A極上氣體體積的2倍，所以B極上得氫氣，A極上得到氧氣，所以B極是陰極，A極是陽(yáng)極，故a是負(fù)極，b是正極．
故答案為：負(fù)極；正極；
（2）浸有硫酸鈉的濾紙和電極C、D與電源也構(gòu)成了電解池，因?yàn)閍是負(fù)極，b是正極，所以C是陰極，D是陽(yáng)極，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子鉀離子向陰極移動(dòng)，陰離子高錳酸根離子向陽(yáng)極移動(dòng)，所以D極呈紫色；電解質(zhì)溶液中氫離子和氫氧根離子放電，所以在兩極上都得到氣體．
故答案為：紫色向D方向移動(dòng)，兩極有氣體產(chǎn)生；
（3）切斷K₂、K₃，合閉K₁，電解一段時(shí)間后，A、B中均有氣體包圍電極．此裝置構(gòu)成氫氧燃料原電池，所以有電流通過，電流表的指針移動(dòng)．
故答案為：是；
（4）若電解一段時(shí)間后，A、B中均有氣體包圍電極．此時(shí)切斷K₂、K₃，閉合K₁，構(gòu)成氫氧燃料電池，在燃料電池中，燃料氫氣B為負(fù)極，方程式為2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；
氧氣A作正極，方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池、電解池工作原理，寫電極反應(yīng)式要注意結(jié)合電解質(zhì)溶液書寫，如果電解質(zhì)溶液不同，雖然原料相同，電極反應(yīng)式也不同，如氫氧燃料電池，當(dāng)電解質(zhì)為酸或堿，電極反應(yīng)式就不同．