Question

【題目】某小組同學模擬工業上用離子交換膜法制燒堿的方法，可以設想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。

(1)該電解槽的陽極反應為________________________，此時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) 制得的氫氧化鉀溶液從出口________(填寫“A”、“B”、“C”、“D”)導出，制得的氧氣從出口________ (填寫“A”、“B”、“C”、“D”)導出。

(3)通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因_______________________________ 。

(4)若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的電極反應為___________

Answer 1

【答案】2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 小于 D B H＋放電，促進水的電離，OH－濃度增大 O2＋2H2O＋4e－===4OH－

【解析】

(1)電解時，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，陽極上失電子發生氧化反應；根據陰陽離子的移動方向，通過相同電量時，陰陽離子交換的個數判斷。

(2)根據氫氧化鈉和氧氣生成的電極判斷導出口。

(3)根據放電的離子判斷PH增大的原因。

(4)燃料原電池中，正極上氧化劑得電子發生還原反應，寫出相應的電極反應式，注意結合電解質溶液的酸堿性書寫。

（1）電解時，陽極上失電子發生氧化反應，反應為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；陽極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽極移動，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動，所以通過相同電量時，通過陰離子交換膜的離子數小于通過陽離子交換膜的離子數。

故答案為：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；小于；

（2）氫氧化鉀在陰極生成，所以在D口導出；氧氣在陽極生成，且氧氣是氣體，所以從B口導出。

故答案為：D；B；

（3）通電開始后，陰極上氫離子放電生成氫氣，氫離子來自于水，所以促進水的電離，導致溶液中氫氧根離子的濃度大于氫離子的濃度，所以溶液的pH值增大。

故答案為：H＋放電，促進水的電離，OH－濃度增大；

（4）燃料原電池中，燃料在負極上失電子發生氧化反應，氧化劑在正極上得電子發生還原反應，該燃料原電池中，氧氣是氧化劑，所以氧氣在正極上得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

故答案為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。