Question

【題目】Ⅰ．通過傳感器可以監測空氣中甲醛的含量。該傳感器的原理

如圖所示：

（1）該裝置的主要能量轉化形式是_______________。b為______極，發生的電極反應式為_________________。

（2）在傳感器工作過程中，電解質溶液硫酸的濃度___________（填“增大”“減小”“不變”）。當電路中轉移0.2 mol電子時，傳感器內參加反應的HCHO為_______g。

Ⅱ．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（電解槽內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）該電解槽的陰極發生_____反應（填“氧化”“還原”）。

（2）制得的硫酸溶液從出口_______（填“A”、“D”）導出，并簡述原因________________________________________________（請用化學用語和文字解釋）。

Answer 1

【答案】化學能轉化為電能 負 HCHO＋H2O－4e－==CO2＋4H+ 減小 1.5 還原 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+組成硫酸

【解析】

Ⅰ．原電池工作時，HCHO失電子在負極發生氧化反應，負極反應為HCHO+H2O-4e-=CO2+4H+，O2在正極得電子發生還原反應，正極反應為O2+4e-+4H+=2H2O，結合電池總反應判斷溶液濃度變化，以此解答該題；

Ⅱ．（1）電解池的陰極發生還原反應，陽極上發生氧化反應；（2）陽極附近溶液中氫氧根離子失去電子生成氧氣，附近水的電離平衡被破壞，氫離子濃度增大，A處是硫酸。

Ⅰ．（1）該裝置無外接電源，應為原電池，能量轉化形式為將化學能轉化為電能；其中b極HCHO發生氧化反應生成CO2，應為原電池的負極，電極反應為HCHO＋H2O－4e－==CO2＋4H+；（2）該原電池的a極為正極，發生電極反應為O2+4e-+4H+=2H2O，原電池工作時有水生成，則電解質溶液硫酸的濃度會減小；由負極電極反應為HCHO＋H2O－4e－==CO2＋4H+可知，當電路中轉移0.2 mol電子時，參加反應的HCHO的物質的量為0.05mol，質量為0.05mol×30g/mol=1.5g。

Ⅱ．（1）電解硫酸鉀溶液，電解池中陰極上是溶液中氫離子得電子發生還原反應生成氫氣；（2）OH－在陽極放電，發生氧化反應生成氧氣，使水的電離平衡正向移動，電極反應式為2H2O-4e－＝4H+＋O2↑，則陽極區c(H+)增大，SO42-通過陰離子交換膜進入陽極，和H+組成硫酸，故A處是硫酸。