Question

3．某課外活動小組用如圖1所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請回答下列問題：

（1）若開始實(shí)驗(yàn)時開關(guān)K與a連接，則A極的電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
（2）若開始時開關(guān)K與b連接，下列說法正確的是①③（填序號）．
①從A極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟矸跭I試紙變藍(lán)
②反應(yīng)一段時間后，加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度
③若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生22.4L氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.2mol電子
（3）根據(jù)氯堿工業(yè)原理用如圖2所示裝置電解K₂SO₄溶液．
①該電解槽的陽極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，通過陰離子交換膜的離子數(shù)＜（填“＞”、”=”或“＜”）通過陽離子交換膜的離子數(shù)．
②圖中a、b、c、d分別表示有關(guān)溶液的pH，則a、b、c、d由小到大的順序?yàn)閎＜a＜c＜d．
③電解一段時間后，B口與C口產(chǎn)生氣體的質(zhì)量比為8：1．

Answer 1

分析 （1）若開始實(shí)驗(yàn)時開關(guān)K與a連接，鐵為負(fù)極，發(fā)生鐵的吸氧腐蝕；
（2）若開始時開關(guān)K與b連接時，兩極均有氣體產(chǎn)生，則Fe作陰極，石墨作陽極，陽極上氯離子放電、陰極上氫離子放電，據(jù)此回答．
（3）①電解硫酸鉀溶液，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，OH^-被氧化生成O₂；SO₄^2-通過陰離子交換膜向陽極移動，鉀離子通過陽離子交換膜向陰極移動；
②OH^-被氧化，陽極生成H⁺和O₂，pH減小，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成H₂和OH^-，pH增大；
③B口生成氧氣，C生成氫氣．

解答 解：（1）開始時開關(guān)K與a連接，是原電池，鐵為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子生成亞鐵離子，電極方程式為Fe-2e^-=Fe²⁺，A極上氧氣得電子被還原，電極方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）K與b連接，為電解池，若開始時開關(guān)K與b連接時，兩極均有氣體產(chǎn)生，則Fe作陰極，石墨作陽極，氯離子、氫離子放電，電解的總離子反應(yīng)為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
①從A電極逸出的氣體是氯氣，能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán)，故正確；
②電解的總離子反應(yīng)為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，反應(yīng)一段時間后通入HCl可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度，故錯誤；
③若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B電極產(chǎn)生2.24L即0.1mol氫氣氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.2mol電子，故正確．
故答案為：①③；
（3）①電解硫酸鉀溶液，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，OH^-被氧化生成O₂，電極方程式為，SO₄^2-通過陰離子交換膜向陽極移動，鉀離子通過陽離子交換膜向陰極移動，由電荷守恒知鉀離子數(shù)目大于硫酸根離子數(shù)目，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；＜；
②OH^-被氧化，陽極生成H⁺和O₂，pH減小，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成H₂和OH^-，pH增大，則pHb＜a＜c＜d，故答案為：b＜a＜c＜d；
③B口生成氧氣，C生成氫氣，物質(zhì)的量之比為1：2，則質(zhì)量之比為32：4=8：1，故答案為：8：1．

點(diǎn)評 本題考查原電池和電解池知識，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和電化學(xué)知識的綜合運(yùn)用，注意把握電極的判斷和電極方程式的書寫，為解答該題的關(guān)鍵，結(jié)合兩極轉(zhuǎn)移電離相等計(jì)算，難度中等．