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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.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:化学作业 时间:2024/05/23 17:04:35
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______(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),则电池负极的反应式为______.
(4)若在标准状况下,制得11.2L氢气,则生成硫酸的质量是______,转移的电子数为______.
(1)题图中左边加入含硫酸的水,右侧加入含KOH的水,说明左边制硫酸,右边制备KOH溶液,氢氧根离子在阳极放电,同时电解后溶液呈酸性,氢离子在阴极放电,同时电解后溶液呈碱性,则X为阳极,Y为阴极,所以X连接电源正极;
Y电极上氢离子放电生成氢气,所以氢气从C口导出,
故答案为:正;C;
(2)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SO42-通过M交换膜向左边迁移,即M为阴离子交换膜;
H+在Y极发生还原反应,使右边溶液中OH-增多,硫酸钾溶液中K+向右迁移,N为阳离子交换膜,
故答案为:阴离子;阳离子;
(3)氢氧燃料碱性电池中,通入氢气的电极是负极,负极上氢气失电子发生氧化反应,电极反应式为
H2-2e-+2OH-═2H2O,
故答案为:H2-2e-+2OH-═2H2O;
(4)n(H2)=
11.2L
22.4L/mol=0.5mol,根据2H++2e-═H2↑知,得电子的物质的量为1mol,得电子数为6.02×1023,X极的反应式为4OH--4e-═2H2O+O2↑,根据得失电子守恒知,生成H+的物质的量为1mol,根据氢原子守恒得生成0.5mol H2SO4,m(H2SO4)=nM=0.5mol×98g/mol=49g,
故答案为:49g;6.02×1023