Question

該小組同學(xué)模擬工業(yè)上用離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀
①電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)_____．此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)______（填“大于”或“小于”或“等于”）通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)．
②制得的氫氧化鉀溶液從出口（填寫(xiě)“A”、“B”、“C”、“D”）______導(dǎo)出，制得的氧氣從出口（填寫(xiě)“A”、“B”、“C”、“D”）______導(dǎo)出．
③通電開(kāi)始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)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(yīng)式為_(kāi)_____．

Answer 1

①電解時(shí)，陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，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，所以陽(yáng)極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；陽(yáng)極氫氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動(dòng)，所以通過(guò)相同電量時(shí)，通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)．
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；＜．
②氫氧化鈉在陰極生成，所以在D口導(dǎo)出；氧氣在陽(yáng)極生成，且氧氣是氣體，所以從B口導(dǎo)出．
故答案為：D，B．
③通電開(kāi)始后，陰極上氫離子放電生成氫氣，氫離子來(lái)自于水，所以促進(jìn)水的電離，導(dǎo)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(jìn)水的電離，OH^-濃度增大．
④燃料原電池中，燃料在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化劑在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，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(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．