Question

【题目】某课外小组分别用如图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究．请回答：

Ⅰ．用图 1 所示装置进行第一组实验．

（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代 Cu 作电极的是________（填字母序号）．

A.石墨 B.铝 C.铂 D.银

（2）N 极发生反应的电极反应式为__________________________________．

Ⅱ．用图 2 所示装置进行第二组实验．实验过程中，观察到与第一组实验不同的现象：两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清． 查阅资料得知，高铁酸根离子（FeO42﹣）在溶液中呈紫红色．

（3）电解过程中，X 极区溶液的 pH________（填“增大”“减小”或“不变”）．

（4）电解过程中，Y 极发生的电极反应之一为 Fe﹣6e﹣+8OH﹣═FeO42﹣+4H2O 若在 X 极收集到672mL 气体，在 Y 极收集到 168mL 气体（均已折算为标准状况时气体体积），则 Y 电极（铁 电极）质量减少________g．

（5）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为2K2FeO4+3Zn＝Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2．该电池负极发生的反应的电极反应式为________．

Answer 1

【答案】 B 2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣ 增大 0.28 3Zn-6e﹣+10OH﹣═ZnO+2ZnO22-+5H2O

【解析】Ⅰ.图1中，左边装置是原电池，较活泼的金属锌作负极，较不活泼的金属铜作正极，如果要找电极材料代替铜，所找材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属；M是阳极，N是阴极，电解池中阴极上阳离子得电子发生还原反应，据此分析解答；

Ⅱ.该电解池中，阳极材料是活泼金属，则电解池工作时，阳极上铁失电子发生氧化反应，同时氢氧根离子失电子生成氧气，阴极上氢离子得电子发生还原反应，根据阴阳极上转移电子数相等计算铁反应的质量，在碱性锌电池中，负极上失去电子发生氧化反应，据此分析解答。

Ⅰ、(1)在保证电极反应不变的情况下，仍然是锌作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属，铝是比锌活泼的金属，所以不能代替铜，故选B；

(2)N电极连接原电池负极，所以是电解池阴极，阴极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-═H2↑(或2H2O+2e-═H2↑+2OH-)，故答案为：2H++2e-═H2↑(或2H2O+2e-═H2↑+2OH-)；

Ⅱ、(3)电解过程中，阴极上氢离子放电生成氢气，则阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子溶液，溶液呈碱性，溶液的pH增大，故答案为：增大；

(4)X电极上析出的是氢气，Y电极上析出的是氧气，且Y电极失电子进入溶液，设铁质量减少为xg，根据转移电子数相等得×2=×4+×6，解得x=0.28g，故答案为：0.28；

(5)正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-，负极上锌失去电子发生氧化反应，电极反应式为3Zn-6e﹣+10OH﹣═ZnO+2ZnO22-+5H2O，故答案为：3Zn-6e﹣+10OH﹣═ZnO+2ZnO22-+5H2O。