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

Question

(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，不同）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___。
求详细解答

Answer 1

答：①首先你要知道整个电解反应中硫酸，氢氧化钾，硫酸钾最终是不会被电解掉的，被电解的是　H2O；化学反应式为：2（H2O）（电解）＝2（H2）↑＋O2↑。
②反应式中H元素化合价有＋1价变为0价，得电子化合价降低，H2气体应该是负极析出，离子反应式为2（H＋）＋2（e－）＝（H2）↑，图中X极的溶液中含有少量硫酸所以含有大量H＋离子，Y极的溶液中H＋极少，所以X极为负极。O元素化合价由－2价变为0价，失电子，化合价上升，O2气体应该是正极析出，离子反应式为4（OH－）－4（e－）＝2H2O＋O2↑，图中Y极的溶液中含有大量OH－离子，所以Y极为正极。
③，⑴中在X即与（负）极相连，氢气从（B）口导出，因为X极是负极还有就是氢气的密度很小所以不会从A处导出。⑵)离子交换膜只允许一类离子通过，则M为（阴离子）交换膜，因为X极处H＋得电子后边H2析出后，（SO4）－相对增加那就只有让（SO4）－穿过M交换膜进入中间溶液中去，而且你想X极要析出氢气不可能让H＋穿过M交换膜的；N为（阳离子）交换膜。⑶　 （H2）－（e－）＋（OH－）＝H2O，电池负极是电子运动出来的地方，也就是需要有元素（H元素或O元素）提供电子，所以反应有H2参加，H2失去电子得到H＋，再看题中提到了KOH，所以有OH－参加。⑷11.2L(H2)气体即0.5mol（H2）气体，0.5mol（H2）对应0.5mol（H2SO4），其质量为0.5mol*98g/mol=49g，对应电子数为1mol

Answer 2

(1)正,C
(2)阴离子,阳离子
(3)2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20
(4) 24.5g,1 mol追问

为什么是这么回事，我想知道- -答案我早就有了

追答

打字有点慢，你等一下。。。
首先电解硫酸钾，整个过程其实是在电解水。通过分离钾离子
和硫酸根离子，最后在两个电极附近剩下的就分别是硫酸和氢氧化钾，因为这两种离子本身没有参加反应。
N极附近补充了一点点KOH，这其实是个小提示。说明N附近剩下的溶液是氢氧化钾（如果是硫酸，那么得到的产品就不纯了），所以钾离子透过了N往Y跑，说明了Y是阳极。对应的X是阴极。因为钾离子能透过半透膜N，所以N是阳离子半透膜。对应的M就是阴离子半透膜。
然后，氢氧燃料电池的反应分为酸式和碱式，题目说“氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池”，既然有氢氧化钾，很明显是要写碱式的电机反应。负极反应式为：2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20 正极为：O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ
最后，由于整个电解过程是在电解水，所以得失电子是在氢离子和氢氧根离子之间发生的。通过得失电子守恒，能够得出0.5mol H2 对应1mol H 离子得到1 mol电子。再通过正负电荷守恒，0。5mol K+对应0。5mol H+,对应0。25mol SO4 2-。乘上硫酸的式量就得出了其质量。