某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。(1)X极与电源的(填“正”或“负”)极相连，氢气从(选填“A”、“B”、“C”或“D”)口导

Question

某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。

(1)X极与电源的         (填“正”或“负”)极相连，氢气从         (选填“A”、“B”、“C”或“D”)口导出。
(2)离子交换膜只允许一类离子通过，则M为         (填“阴离子”或“阳离子”，下同)交换膜，N为         交换膜。
(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极)，则电池负极的电极反应式为                                                          。
(4)若在标准状况下，制得11.2 L氢气，则生成硫酸的质量是         ，转移的电子数为         。

Answer 1

(1)正　C　(2)阴离子　阳离子　(3)H ₂ －2e ^－ ＋2OH ^－ =2H ₂ O　(4)49g　6.02×10 ²³

题图中左边加入含硫酸的水，暗示左边制硫酸，即OH ^－ 在阳极发生氧化反应，使左边溶液中H ^＋ 增多，为了使溶液呈电中性，硫酸钾溶液中的SO ₄ ^2- 通过M交换膜向左边迁移，即M为阴离子交换膜，由此推知X为阳极，与电源正极相连，B出口产生氧气，A出口流出硫酸；同理，右侧加入含KOH的水，说明右边制备KOH溶液，H ^＋ 在Y极发生还原反应，说明Y极为阴极，与电源负极相连，右边溶液中OH ^－ 增多，硫酸钾溶液中K ^＋ 向右迁移，N为阳离子交换膜。所以，C出口产生氢气，D出口流出KOH溶液。(3)若将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池，正极反应式为O ₂ ＋2H ₂ O＋4e ^－ =4OH ^－ ，负极反应式为2H ₂ －4e ^－ ＋4OH ^－ =4H ₂ O。(4)n(H ₂ )＝0.5 mol,2H ^＋ ＋2e ^－ =H ₂ ↑，得电子为1 mol，X极的反应式为4OH ^－ －4e ^－ =2H ₂ O＋O ₂ ↑或2H ₂ O－4e ^－ =4H ^＋ ＋O ₂ ↑，根据电子守恒知，生成H ^＋ 的物质的量为1 mol，故生成0.5 mol H ₂ SO ₄ ，m(H ₂ SO ₄ )＝49 g。