Question

如图装置，A、B中电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na₂SO₄滤纸条上的铂夹；电源有a、b两极．若在A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中，切断K₁，闭合K₂、K₃，通直流电，则：

（1）标出电源的正、负极，a为

 

极．
（2）在湿的Na₂SO₄滤纸条中心滴KMnO₄溶液，现象为

 

．
（3）写出电极反应式：A中

 

．
（4）若电解一段时间，A、B中均有气体包围电极．此时切断K₂、K₃，闭合K₁．电流表的指针偏转，则此时A极电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：A、B中电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na₂SO₄滤纸条上的铂夹；电源有a、b两极．若在A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中，切断K₁，闭合K₂、K₃，通直流电，AB、CD处事电解原理的应用，依据AB中气体体积变化分析，电解的是水，A端为氧气，电解池的阳极，B端是氢气为电解池的阴极，则a为电源f负极，b为电源正极；
（1）根据原电池的构成条件判断，A、B两电极得到的气体体积判断电极名称，从而确定电源a、b电极名称；
（2）先判断C、D 的电极名称，判断电解时溶液中离子的移动方向；
（3）A中是水中氢氧根离子失电子生成氧气的电极反应；
（4）若电解一段时间，A、B中均有气体包围电极．此时切断K₂、K₃，闭合K₁．电流表的指针偏转，说明AB中形成的氢氧燃料电池，依据原电池原理分析判断；

解答： 解：（1）切断K₁，合闭K₂、K₃通直流电，电极A、B及氢氧化钾溶液构成电解池，根据离子的放电顺序，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，分别生成氢气和氧气，氢气和氧气的体积比为2：1，通过图象知，B极上气体体积是A极上气体体积的2倍，所以B极上得氢气，A极上得到氧气，所以B极是阴极，A极是阳极，故a是负极，b是正极，故答案为：负；
（2）浸有硫酸钠的滤纸和电极C、D与电源也构成了电解池，因为a是负极，b是正极，所以C是阴极，D是阳极，电解质溶液中的阳离子钾离子向阴极移动，阴离子高锰酸根离子向阳极移动，所以D极呈紫色；电解质溶液中氢离子和氢氧根离子放电，所以在两极上都得到气体，A极上氢氧根离子失电子生成氧气和水，电极反应式为4OH^--4e=2H₂O+O₂↑；C极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为4H⁺+4e=2H₂↑，
故答案为：紫色向D方向移动；
（3）通过图象知，B极上气体体积是A极上气体体积的2倍，所以B极上得氢气，A极上得到氧气，所以B极是阴极，A极是阳极，水溶液中氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（4）若电解一段时间，A、B中均有气体包围电极切断K₂、K₃，合闭K₁，电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极．此装置构成氢氧燃料原电池，所以有电流通过，电流表的指针移动，此时B中的电极反应式为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，A中电极反应O₂+2H₂O+4e^-=4 OH^-；
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4 OH^-；

点评：本题考查了原电池、电解池工作原理，写电极反应式要注意结合电解质溶液书写，如果电解质溶液不同，虽然原料相同，电极反应式也不同，如氢氧燃料电池，当电解质为酸或碱，电极反应式就不同，题目难度中等．