Question

在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，E為一張用淀粉、碘化鉀和酚酞混合溶液潤(rùn)濕的濾紙，C，D為夾在濾紙兩端的鉑夾，X，Y分別為直流電源的兩極．在A，B中充滿KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分別插入鉑電極．切斷電源開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，通直流電一段時(shí)間后，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）標(biāo)出電源的正、負(fù)極：X為

正

極．
（2）在濾紙的C端附近，觀察到的現(xiàn)象是

試紙變藍(lán)

，在濾紙的D端附近，觀察到的現(xiàn)象是

試紙變紅

．
（3）寫出電極反應(yīng)式：A中

4H₂O+4e^-═2H₂↑+4OH^-

；B中

4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑

；C中

4I^--4e^-═2I₂

；
D中

4H⁺+4e^-═2H₂↑

．
（4）若電解一段時(shí)間后，A、B中均有氣體包圍電極．此時(shí)切斷開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₁，則電流計(jì)的指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)（填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）

偏轉(zhuǎn)

．
（5）若電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式（若指針“不偏轉(zhuǎn)”，此題不必回答）：A中

2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O

；B中

2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-

．
若電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)，請(qǐng)說(shuō)明理由（若指針“偏轉(zhuǎn)”，此題不必解釋）

偏轉(zhuǎn)

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)A、B兩電極得到的氣體體積判斷電極名稱，從而確定電源X極名稱，在A、B中充滿KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分別插入一多孔的惰性電極．切斷電源開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，因?yàn)锳試管中氣體體積是B試管中的2倍，所以A中為H₂，B中為O₂，即A為陰極，B為陽(yáng)極，所以x為正極，y為負(fù)極；
（2）C與電源正極相連，為陽(yáng)極，電極反應(yīng)方程式為2I^--2e^-=I₂，D電極是陰極，溶液中的H⁺放電，電極反應(yīng)式是4H⁺+4e^-═2H₂↑，據(jù)此解答；
（3）通直流電，電極A、B及氫氧化鉀溶液構(gòu)成電解池，根據(jù)離子的放電順序，溶液中氫離子、氫氧根離子放電，分別生成氫氣和氧氣，氫氣和氧氣的體積比為2：1，通過(guò)圖象知，A極上氣體體積是B極上氣體體積的2倍，所以A極上得氫氣，B極上得到氧氣；C，D為夾在濾紙兩端的鉑夾，與電源也構(gòu)成了電解池，C與電源正極相連，為陽(yáng)極，D與電源負(fù)極相連，為陰極，據(jù)此解答；
（4）如果切斷S₂，閉合S₁，則可由A中的H₂，B中的O₂與KOH溶液形成H₂-O₂燃料電池，氫氣一極是負(fù)極，氧氣一極是正極；
（5）如果切斷S₂，閉合S₁，形成燃料電池，氫氣一極是負(fù)極，氧氣一極是正極，據(jù)此書寫電極反應(yīng)式．

解答：解：（1）A，B中充滿KOH溶液，切斷電源開關(guān)S₁，閉合開關(guān)S₂，惰性電極電解KOH溶液，實(shí)質(zhì)就是電解水，所得產(chǎn)物為H₂和O₂，因?yàn)锳試管中氣體體積是B試管中的2倍，所以A中氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為4H⁺+4e=2H₂↑，B中氫氧根離子失電子生成氧氣和水，電極反應(yīng)式為4OH^--4e=2H₂O+O₂↑，即A為陰極，B為陽(yáng)極，所以x為正極，y為負(fù)極，故答案為：正；
（2）E為一張用淀粉、碘化鉀和酚酞混合溶液潤(rùn)濕的濾紙，C，D為夾在濾紙兩端的鉑夾，與電源也構(gòu)成了電解池，C與電源正極相連，為陽(yáng)極，電極反應(yīng)方程式為2I^--2e^-=I₂，碘遇淀粉顯藍(lán)色，所以試紙變藍(lán)，D與電源負(fù)極相連，為陰極，電極反應(yīng)方程式為4H⁺+4e^-═2H₂↑，堿遇酚酞變紅，
故答案為：濾紙變藍(lán)；試紙變紅；
（3）惰性電極電解KOH溶液，實(shí)質(zhì)就是電解水，A中為H₂，B中為O₂，即A為陰極發(fā)生反應(yīng)4H₂O+4e^-═2H₂↑+4OH^-，B為陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，C，D為夾在濾紙兩端的鉑夾，與電源也構(gòu)成了電解池，C與電源正極相連，為陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)4I^--4e^-═2I₂，D與電源負(fù)極相連，為陰極發(fā)生反應(yīng)4H⁺+4e^-═2H₂↑，
故答案為：4H₂O+4e^-═2H₂↑+4OH^-；4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；4I^--4e^-═2I₂；4H⁺+4e^-═2H₂↑；
（4）如果切斷S₂，閉合S₁，則可由A中的H₂，B中的O₂與KOH溶液形成H₂-O₂燃料電池，把化學(xué)能變?yōu)殡娔�，因此指針偏轉(zhuǎn)，故答案為：偏轉(zhuǎn)；
（5）在原電池中負(fù)極失去電子，正極得到電子，所以氫氣一極是負(fù)極，氧氣一極是正極，電極反應(yīng)式分別是：A極 2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O、B極 2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，
故答案為：2H₂+4OH^--4e=4H₂O；2H₂O+O₂+4e=4OH^-；偏轉(zhuǎn)．

點(diǎn)評(píng)：本題為電化學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，考查了原電池、電解池工作原理，注意根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷出電解池的陰陽(yáng)級(jí)，進(jìn)而判斷出電源的正負(fù)極，注意正確書寫電極方程式，準(zhǔn)確判斷兩極上離子的放電順序，題目難度中等．