Question

【題目】如圖所示三套實驗裝置，分別回答下列問題。

圖1圖2圖3

（1）圖1中，① 若開始時開關(guān)K與a連接，則該裝置為_____（填裝置名稱），電極A的電極反應(yīng)式為________________________

②若開始時開關(guān)K與b連接，則總反應(yīng)的離子方程式為 ___________________________

（2）2004年美國圣路易斯大學(xué)研制了一種新型的乙醇電池，它用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200°C左右時供電，電池示意如圖2所示：

①______極（填a或b）為電池的正極，電池工作時電流方向為_________（填a→b或b→a）

②寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式________________________________________

（3）用圖3裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀（電解槽內(nèi)的陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過）。

①該電解槽的陰極反應(yīng)式為_____________________。

②制得的硫酸溶液從出口____（填“A”、“D”）導(dǎo)出,并簡述原因__________________________(請用化學(xué)用語和文字解釋)

Answer 1

【答案】 原電池 2H2O＋O2＋4e－＝4OH－ 2H2O＋2Cl-2OH－＋H2↑＋Cl2↑ b b→a C2H5OH-12e－+3H2O＝12H++2CO2 2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑ 或2H+＋2e－＝H2↑ A 2H2O-4e－＝4H+＋O2↑,OH－在陽極放電，使水的電離平衡正向移動， c(H+)增大，SO42-通過陰離子交換膜進入陽極，和H+結(jié)合成硫酸

【解析】本題考查電化學(xué)。（1）圖1中，開關(guān)K與a連接形成原電池反應(yīng)，發(fā)生吸氧腐蝕，A電極石墨做正極溶液中氧氣得到電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；②開關(guān)K與b連接，裝置為電解池，石墨作陽極，鐵為陰極，相當(dāng)于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﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑；（2）①燃料電池中，燃料乙醇在負(fù)極(a極)發(fā)生失電子的反應(yīng)，氧氣是在正極(b極)上發(fā)生得電子的反應(yīng)，電流在電路中從正極流向負(fù)極，即b→a；②該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為：C2H5OH+3H2O﹣12e﹣=2CO2+12H+；（3）①電解時，陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H++2e﹣=H2↑或2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑；②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↑，OH－在陽極放電，因此硫酸根離子向陽極移動，該電極上會產(chǎn)生硫酸，陰極氫離子放電，因此鉀離子向陰極移動，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，制得的硫酸溶液從A口流出。