Question

某課外活動小組同學用如圖裝置進行實驗,試回答下列問題。

（1）若開始時開關K與b連接，則B極的電極反應式為          ,總反應的離子方程式為          ，有關上述實驗,下列說法正確的是（填序號）      。
①溶液中Na⁺向A極移動
②從A極處逸出的氣體能使濕潤KI淀粉試紙變藍
③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
④若標準狀況下B極產生2.24 L氣體,則溶液中轉移0.2 mol電子
（2）上述實驗反應一小段時間后，再把開關K與a連接,則B極的電極反應式為        。
（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,則可以設想用如下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式為     。此時通過陰離子交換膜的離子數     （填”大于”或”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。
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式為                   。
⑤燃料電池所用燃料可以是氫氣,也可以是其他燃料,如甲醇、肼等。液態肼（分子式N₂H₄)可以在氟氣中燃燒生成氮氣和氟化氫。利用肼、氟氣與KOH溶液組成堿性燃料電池,請寫出該電池負極的電極反應式?     ?    。

Answer 1

（1）2H⁺+2e^-=H₂↑    2Cl^-+ 2H₂O2OH^－+H₂↑+Cl₂↑；②
（2）Fe－3e^－+3OH^－=Fe(OH)₃
（3）①4OH^－－4e^－= 2H₂O+O₂↑；小于    ②D 
③氫離子放電，促進水的電離，氫氧根離子濃度增大；
④O₂+2H₂O+4e^－= 4OH^－；   
⑤N₂H₄－4e^－+4OH^－=N₂↑+4H₂O

（1）開關K與b連接是電解飽和食鹽水，B極為陰極，電極反應式為2H⁺+2e^－=H₂↑總反應的離子方程式為2Cl^－+ 2H₂O2OH^－+H₂↑+Cl₂↑；
①陽離子向陰極移動，錯誤；
②A極產生氯氣，使濕潤KI淀粉試紙變藍，正確；
③電解時從溶液中失去的是氯氣和氫氣，一段時間后加入HCl可恢復到電解前電解質的濃度，而不是鹽酸，故錯誤；
④ 溶液不能轉移電子，錯誤；
（2）開關K與a連接裝置為原電池，正極是氯氣得到電子，負極為鐵失去電子，變為+3價鐵，電解反應式為Fe-3e^－+3OH^－=Fe(OH)₃；
（3）①陽極氫氧根離子失去電子4OH^－-4e^－= 2H₂O+O₂↑；硫酸根離子通過陰離子交換膜，鉀離子通過陽離子交換膜，故此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；
②陰極氫離子放電生成氫氣和堿，故在陰極產生氫氧化鉀，從D口出；
③氫離子放電，促進水的電離，氫氧根離子濃度增大；
④該電池負極為氫氣失去電子，正極為氧氣得到電子，正極的電極反應式為O₂+2H₂O+4e^－= 4OH^－；
⑤該電池肼在負極失去電子，注意堿性介質，需結合氫氧根離子生成水，負極電極反應式為N₂H₄－4e^－+4OH^－=N₂↑+4H₂O