Question

某課外活動小組用如圖裝置進行實驗，試回答下列問題。

(1)若開始時開關(guān)K與a連接，則B極的電極反應(yīng)式為                    。
(2)若開始時開關(guān)K與b連接，則B極的電極反應(yīng)式為                    ，
總反應(yīng)的離子方程式為                                              。
有關(guān)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?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍
③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
④若標準狀況下B極產(chǎn)生2.24 L氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子
(3)該小組同學(xué)認為，如果模擬工業(yè)上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制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。

①該電解槽的陽極反應(yīng)式為                                       。
此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)     (填“大于”、“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。
②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                。

Answer 1

(1)Fe-2e^-=Fe²⁺
(2)2H⁺+2e^-=H₂↑
2Cl^-+2H₂O2OH^-+H₂↑+Cl₂↑   ②
(3)①4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑  小于
②O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

(1)開關(guān)K與a相連，裝置構(gòu)成原電池，F(xiàn)e失去電子為原電池負極。
(2)開關(guān)K與b相連，裝置構(gòu)成電解NaCl溶液的電解池，B為電解池的陰極，溶液中的H⁺在B極放電生成H₂。電解過程中Na⁺應(yīng)該向陰極B移動；A極產(chǎn)生的氣體為Cl₂，Cl₂能將I^-氧化為I₂，淀粉遇I₂變藍；根據(jù)電解反應(yīng)：2NaCl+2H₂O 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，電解一段時間后若加入鹽酸會增加H₂O的質(zhì)量，應(yīng)通入HCl氣體使其恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度；若標準狀況下B極產(chǎn)生2.24 L氣體，即0.1 mol H₂，則有0.2 mol 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，但在溶液中轉(zhuǎn)移的不是電子，而是離子。
(3)溶液中的OH^-在陽極失電子產(chǎn)生O₂：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，所以在B口放出O₂，從A口導(dǎo)出H₂SO₄。溶液中的H⁺在陰極得到電子產(chǎn)生H₂：2H⁺+2e^-=H₂↑，則從C口放出H₂，從D口導(dǎo)出KOH溶液。因SO₄^2-所帶電荷數(shù)大于K⁺所帶電荷數(shù)，SO₄^2-通過陰離子交換膜，K⁺通過陽離子交換膜，所以通過陽離子交換膜的離子數(shù)大于通過陰離子交換膜的離子數(shù)。O₂、H₂、KOH溶液構(gòu)成燃料電池時，O₂在電池正極放電：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-