Question

【題目】某課外活動小組同學用下圖裝置進行實驗，試回答下列問題：

Ⅰ.以圖1的實驗裝置進行實驗。

（1）若開始時打開開關K2，閉合開關K1，則該裝置為_________（填裝置名稱）。

（2）若開始時打開開關K1，閉合開關K2，則：

①U型管里總反應的離子方程式為______________________________________

②對于上述實驗，下列說法正確的是________（填序號）。

A.溶液中Na+向B極移動

B.從A極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟?/span>KI淀粉試紙變藍

C. 反應一段時間后加適量鹽酸可恢復到電解前電解質的濃度

D. 若標準狀況下從A極逸出2.24L氣體，則外電路上通過的電子數(shù)目略大于0.2NA

Ⅱ.以圖2的實驗裝置進行實驗。

（3）該小組同學認為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設想用如圖2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該電解槽的陽極反應式為___________________________。此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)_____（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”、“D”）導出。

③通電開始后，陰極附近溶液的pH會增大，請簡述原因_______________________。

Answer 1

【答案】原電池 2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑ D 4OH－－4e－=2H2O+O2↑ 小于 D H+放電，促進水的電離，OH－濃度增大

【解析】

I．（1）若開始時打開開關K2，閉合開關K1，該裝置為原電池，發(fā)生吸氧腐蝕；

（2）若開始時打開開關K1，閉合開關K2，該裝置為電解池，石墨作陽極，鐵作陰極，

①陽極上氯離子發(fā)生失電子的氧化反應生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣；

②A．溶液中Na+向陰極移動；

B．氯氣能置換出碘，碘與淀粉試液變藍色，氫氣沒有此性質；

C．根據(jù)“析出什么加入什么”的原則判斷；

D．根據(jù)電極反應式計算；

II．（3）①電解硫酸鉀溶液時，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上H+放電生成H2；根據(jù)電子守恒和電荷守恒判斷交換離子數(shù)多少；

②電解時，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時溶液中產(chǎn)生氫氧化鉀，氣體從上口放出；

③電解時，陰極上由水電離出的氫離子放電，則氫氧根離子濃度增大，導致溶液pH增大。

Ⅰ. （1）若開始時打開開關K2，閉合開關K1，該裝置沒有外接電源，且能自發(fā)的進行氧化還原反應，符合原電池的構成條件，則為原電池，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，

綜上所述，本題正確答案：原電池。

（2）若開始時打開開關K1，閉合開關K2，該裝置為電解池，石墨作陽極，鐵作陰極；

①陽極上氯離子發(fā)生失電子的氧化反應生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時陰極附近還有氫氧根離子生成，所以總反應的離子方程式為：2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑；

綜上所述，本題正確答案：2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑。

②A．溶液中Na+向陰極A電極移動，故A錯誤；

B．A處逸出的氣體是氫氣，氫氣不能使?jié)駶櫟?/span>KI淀粉試紙變藍，故B錯誤；

C．陰極上析出氫氣，陽極上析出氯氣，實質上相當于析出氯化氫，根據(jù)“析出什么加入什么”的原則知，應該向溶液中通入氯化氫氣體，故C錯誤；

D．電解時，Fe電極的電極反應式為2H++2e-=H2↑，標準狀況下2.24L氫氣物質的量為0.1mol，由于生成的氫氣極少量溶解，則從A極逸出0.1mol氫氣，外電路上通過的電子數(shù)目略大于0.2NA，故D正確；

綜上所述，本題正確選項D；

Ⅱ. （3）①電解硫酸鉀溶液時，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應式為4OH--4e-=2H2O+O2↑，陰極上H+放電生成H2，電極反應式為2H++2e-=H2↑，根據(jù)電子守恒和電荷守恒知，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)；

綜上所述，本題正確答案： 4OH--4e-=2H2O+O2↑；小于。

②電解時，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時溶液中產(chǎn)生氫氧化鉀，氣體從上口C放出，則氫氧化鉀從D口流出；

綜上所述，本題正確選項D；

③電解時，陰極上由水電離出的氫離子放電，則氫氧根離子濃度增大，導致溶液pH增大，

綜上所述，本題正確答案：H+放電，促進水的電離，OH－濃度增大。