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濕潤的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目約為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___________________。單位時間內通過陰離子交換膜的離子數______（填“大于”、“小于”或“等于”）通過陽離子交換膜的離子數。

②從出口D導出的溶液是____（填化學式）。

Answer 1

【答案】原電池 2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑ D 4OH－－4e－＝2H2O+O2↑（或2H2O—4e－= O2↑+4H+） 小于 KOH

【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陽極上氯離子發生生成氯氣，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，氫氣沒有此功能；
C．根據“析出什么加入什么”的原則判斷；
D．A極反應為2H++2e-=H2↑，根據生成氫氣的物質的量分析轉移電子數；
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；根據電荷守恒判斷交換離子數多少；
②電解時，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時溶液中產生氫氧化鉀從D口導出。

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，鐵發生吸氧腐蝕，
因此，本題正確答案是：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陽極上氯離子發生生成氯氣，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，所以其電池反應式為：2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑，
因此，本題正確答案是：2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑；
②A.溶液中Na+向陰極A電極移動，故錯誤；
B.氯氣能置換出碘，碘與淀粉試液變藍色，氫氣沒有此功能，A逸出的氣體是氫氣，所以不能實現該實驗，故錯誤；
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“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，故錯誤；
D. A極反應為2H++2e-=H2↑，若標準狀況下從A極逸出2.24L氣體，即產生0.1mol氫氣，則外電路上通過的電子數目約為0.2NA，故正確；
所以D選項是正確的；
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↑，根據電荷守恒知，通過陰離子交換膜的離子(SO42-)數小于通過陽離子交換膜的離子(K+)數，

因此，本題正確答案是：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑；小于；
②電解時，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時溶液中產生氫氧化鉀，氣體從上口C放出，則氫氧化鉀從D口流出，所以從出口D導出的溶液是KOH。
因此，本題正確答案是：KOH。