Question

【题目】某课外活动小组同学用下图装置进行实验，试回答下列问题：

Ⅰ.以图1的实验装置进行实验。

（1）若开始时打开开关K2，闭合开关K1，则该装置为__________（填装置名称）。

（2）若开始时打开开关K1，闭合开关K2，则：

①U型管里总反应的离子方程式为____________________。

②对于上述实验，下列说法正确的是_________（填序号）。

A．溶液中Na+向B极移动

B．从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝

C．反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度

D．若标准状况下从A极逸出2.24L气体，则外电路上通过的电子数目约为0.2NA

Ⅱ.以图2的实验装置进行实验。

（3）该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图2装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾（电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）。

①该电解槽的阳极反应式为___________________。单位时间内通过阴离子交换膜的离子数______（填“大于”、“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。

②从出口D导出的溶液是____（填化学式）。

Answer 1

【答案】原电池 2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑ D 4OH－－4e－＝2H2O+O2↑（或2H2O—4e－= O2↑+4H+） 小于 KOH

【解析】

I．（1）若开始时打开开关K2，闭合开关K1，该装置为原电池，发生吸氧腐蚀；
（2）若开始时打开开关K1，闭合开关K2，该装置为电解池，石墨作阳极，铁作阴极，
①阳极上氯离子发生生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气；
②A．溶液中Na+向阴极移动；
B．氯气能置换出碘，碘与淀粉试液变蓝色，氢气没有此功能；
C．根据“析出什么加入什么”的原则判断；
D．A极反应为2H++2e-=H2↑，根据生成氢气的物质的量分析转移电子数；
II．（3）①电解硫酸钾溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气；根据电荷守恒判断交换离子数多少；
②电解时，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中产生氢氧化钾从D口导出。

I．(1)若开始时打开开关K2，闭合开关K1，该装置没有外接电源，且能自发的进行氧化还原反应，符合原电池的构成条件，则为原电池，铁发生吸氧腐蚀，
因此，本题正确答案是：原电池；
(2)若开始时打开开关K1，闭合开关K2，该装置为电解池，石墨作阳极，铁作阴极，

①阳极上氯离子发生生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近还有氢氧根离子生成，所以其电池反应式为：2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑，
因此，本题正确答案是：2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑；
②A.溶液中Na+向阴极A电极移动，故错误；
B.氯气能置换出碘，碘与淀粉试液变蓝色，氢气没有此功能，A逸出的气体是氢气，所以不能实现该实验，故错误；
C.阴极上析出氢气，阳极上析出氯气，实质上相当于析出氯化氢，根据“析出什么加入什么”的原则知，应该向溶液中通入氯化氢气体，故错误；
D. A极反应为2H++2e-=H2↑，若标准状况下从A极逸出2.24L气体，即产生0.1mol氢气，则外电路上通过的电子数目约为0.2NA，故正确；
所以D选项是正确的；
II．(3) ①电解硫酸钾溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为4OH－－4e－＝2H2O+O2↑，根据电荷守恒知，通过阴离子交换膜的离子(SO42-)数小于通过阳离子交换膜的离子(K+)数，

因此，本题正确答案是：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑；小于；
②电解时，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中产生氢氧化钾，气体从上口C放出，则氢氧化钾从D口流出，所以从出口D导出的溶液是KOH。
因此，本题正确答案是：KOH。