Question

某課外小組分別用下圖所示裝置對(duì)原電池和電解原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

    

請(qǐng)回答：

I．用圖1所示裝置進(jìn)行第一組實(shí)驗(yàn)。

（1）在保證電極反應(yīng)不變的情況下，不能替代Cu做電極的是       （填字母序號(hào)）。

A．鋁     B．石墨     C．銀    D．鉑

（2）N極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為                                         。

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，SO₄^2-                   （填“從左向右”、“從右向左”或“不”）移動(dòng)；濾紙上能觀察到的現(xiàn)象有                                        。

II．用圖2所示裝置進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，兩極均有氣體產(chǎn)生，Y極區(qū)溶液逐漸變成紫紅色；停止實(shí)驗(yàn)，鐵電極明顯變細(xì)，電解液仍然澄清。查閱資料發(fā)現(xiàn)，高鐵酸根（FeO₄^2-）在溶液中呈紫紅色。

（4）電解過(guò)程中，X極區(qū)溶液的pH             （填“增大” 、“減小”或“不變”）。

（5）電解過(guò)程中，Y極發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe - 6e^- + 8OH^- == FeO₄^2- + 4H₂O 和

                                                                   。

（6）若在X極收集到672 mL氣體，在Y極收集到168 mL氣體（均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)氣體體積），則Y電極（鐵電極）質(zhì)量減少            g。

（7）在堿性鋅電池中，用高鐵酸鉀作為正極材料，電池反應(yīng)為： K₂FeO₄ + 3Zn == Fe₂O₃ +ZnO +2K₂ZnO₂該電池正極發(fā)生的反應(yīng)的電極反應(yīng)式為                                  。

 

Answer 1

【答案】

（16分）（1）A   （2）2H⁺ + 2e^- == H₂↑（或2H₂O + 2e^- == H₂↑+ 2OH^-）

（3）從右向左 ;濾紙上有紅褐色斑點(diǎn)產(chǎn)生    （4）增大

（5）4OH^- - 4e^- == 2H₂O + O₂↑              （6）0.28

（7）2FeO₄^2- + 6e^- + 5H₂O == Fe₂O₃ + 10OH^-

【解析】（1）因?yàn)殂~是正極，而鋁的金屬性又強(qiáng)于鋅的，所以鋁不能代替銅作電極，答案選A。

（2）N和鋅電極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電，方程式為2H⁺ + 2e^- == H₂↑。

（3）原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以從右向左 移動(dòng)。由于鐵和銅電極相連，作陽(yáng)極，鐵失去電子。和溶液的OH^－結(jié)合生成氫氧化亞鐵沉淀，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，又被氧化生成氫氧化鐵沉淀，所以現(xiàn)象是濾紙上有紅褐色斑點(diǎn)產(chǎn)生。

（4）X是陰極，溶液中的氫離子放電，所以陰極周?chē)�水的電離平衡被破壞，OH^－濃度大于氫離子的濃度，溶液顯堿性，pH增大。

（5）Y電極水陽(yáng)極，而Y極也產(chǎn)生氣體，因此該氣體是氧氣，方程式為4OH^- - 4e^- == 2H₂O + O₂↑。

（6）氫氣和氧氣的物質(zhì)的量分別是0.03mol、0.0075mol，根據(jù)電子得失守恒可知，鐵失去的電子是0.03mol×2－0.0075mol×4＝0.03mol，因此消耗鐵是0.03mol÷6×56g/mol＝0.28g。

（7）原電池中正極得到電子，所以根據(jù)總反應(yīng)式可知，正極電極反應(yīng)式為2FeO₄^2- + 6e^- + 5H₂O == Fe₂O₃ + 10OH^- 。