题目内容
某课外小组分别用下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做电极的是 （填字母序号）。
| A．铝 | B．石墨 | C．银 | D．铂 |
（3）实验过程中，SO42- （填“从左向右”、“从右向左”或“不”）移动；滤纸上能观察到的现象有 。
II．用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，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。查阅资料发现，高铁酸根（FeO42-）在溶液中呈紫红色。
（4）电解过程中，X极区溶液的pH （填“增大” 、“减小”或“不变”）。
（5）电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe - 6e- + 8OH-＝FeO42- + 4H2O和4OH- - 4e-＝ 2H2O + O2↑ ， 若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL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。
（6）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
该电池正极发生的反应的电极反应式为 。
（7）Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，其电解质溶液为 KOH 溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：____________________________。
（1）A
（2）2H++2e-=H2↑（或2H2O+2e-= H2↑+2OH-）
（3）从右向左 滤纸上有红褐色沉淀（或红褐色斑点）产生。
（4）增大
（5）0．28
（6）2FeO42-+6e-+ H2O= Fe2O3+10OH-
（7）Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O=2K2Zn(OH)4+2Ag．
解析试题分析：（1）左边的装置是原电池，右边的是电解池。在该装置中：锌作负极，铜作正极。只要替代铜的金属活动性比锌弱，都符合锌作负极的要求。选项为：A。（2）N是阴极，M是阳极。N极发生还原反应。电极反应式为2H++2e-=H2↑（或2H2O+2e-= H2↑+2OH-）（3）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原理，实验过程中，SO42-从右向左移动；铁是活性电极，在电解时阳极的铁失去电子产生Fe2+，然后发生反应：Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓; 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3．所以 滤纸上能观察到的现象是滤纸上有红褐色沉淀产生。（4）电解过程中，X极发生反应：2H++2e-=H2↑（或2H2O+2e-= H2↑+2OH-）使的附近溶液的氢氧根离子的浓度增大，所以该区溶液的pH增大。（5）在电解过程中阳极和阴极电子转移数相等。n(H2)=0．672L÷22．4L/mol=0．03mol．得到电子n(e-)=0．06mol． n(O2)=0．168÷22．4mol=0．0075mol失去电子n(e-)=0．0075mol×4=0．03mol．所以发生Fe - 6e- + 8OH-＝FeO42- + 4H2O反应失去的电子的物质的量为0．03mol。由电极式可看出消耗56g铁失去电子6mol．现在失去电子0．03mol,所以消耗铁的质量为：56×（0．03÷6）g=0．28g．(6)由于在原电池反应中负极发生氧化反应，正极发生还原反应。可知：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该电池正极发生的反应的电极反应式为2FeO42-+6e-+ H2O= Fe2O3+10OH-(7)根据叙述可知该电池反应方程式：Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O=2K2Zn(OH)4+2Ag．
考点：考查原电池和电解池原理、电极式、电子的转移、离子的移动等知识。
2Fe2+ + I2设计成如下图所示的原电池
（8分）已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）。某化学兴趣小组在实验室条件下用以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。步骤一：电解精制：
请回答以下问题：电解时，阴极上的电极反应式为 ；
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：
（1）阳极泥的综合利用：
稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式： 。
残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的知识，以下是他们获取的一些信息：
| 序号 | 反应 | 平衡常数 |
| 1 | Au + 6HNO3（浓）= Au(NO3)3 + 3NO2↑+ 3H2O | << 1 |
| 2 | Au3+ + 4Cl— = AuCl4— | >>1 |
从中可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比1∶3的混合物），请你简要解释金能够溶于王水的原因：
（2）滤液含量的测定： 以下是该小组探究滤液的一个实验流程：
则100ml滤液中Fe2+的浓度为 mol·L-1
部分难溶物的颜色和常温下的Ksp如下表所示：
| | Cu(OH)2 | CuOH | CuCl | Cu2O |
| 颜色 | 蓝色 | 黄色 | 白色 | 砖红色 |
| Ksp(25 ℃) | 1．6×10－19 | 1．0×10－14 | 1．2×10－6 | — |
某研究性学习小组对电解食盐水进行了如下探究：
实验Ⅰ装置如图所示，接通电源后，发现a、b电极上均有气泡产生。
（1）电解过程中的总离子反应方程式为_________________________________________。
（2）为了确定电源的正、负极，下列操作一定行之有效的是 。
A．观察两极产生气体的颜色
B．往U形管两端分别滴入数滴酚酞试液
C．用燃着的木条靠近U形管口
D．在U形管口置一张湿润的淀粉KI试纸
实验Ⅱ把上述电解装置的石墨棒换成铜棒，用直流电源进行电解，装置如图所示。
观察到的现象如下所示：
①开始无明显现象，随后液面以下的铜棒表面逐渐变暗；
②5 min后，b极附近开始出现白色沉淀，并逐渐增多，且向a极扩散；
③10 min后，最靠近a极的白色沉淀开始变成红色；
④12 min后，b极附近的白色沉淀开始变成黄色，然后逐渐变成橙黄色；
⑤a极一直有大量气泡产生；
⑥停止电解，将U形管中悬浊液静置一段时间后，上层溶液呈无色，没有出现蓝色，下层沉淀全部显砖红色。
（3） a极发生的电极反应方程式为________________________________________________________。
（4） 电解5 min后，b极发生的电极反应方程式为___________________________________________。
（5）12 min后，b极附近出现的橙黄色沉淀的成分是 ，原因是___________________________________________________________________________________。
近年来，为提高能源利用率，西方提出共生理念——为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化．共生工程将会大大促进化学工业的发展．
（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的SO2制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4，该电池电动势为1.06V．实际过程中，将SO2通入电池的 极（填“正”或“负”），负极反应式为 ．用这种方法处理SO2废气的优点是 ．
（2）以硫酸工业的SO2尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质．合成路线如下：
①生产中，向反应Ⅱ中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是 ．
②下列有关说法正确的是 ．
| A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙 |
B．反应Ⅲ中发生反应的化学方程式为CaSO4＋4C CaS＋4CO↑ |
| C．反应Ⅳ需控制在60～70℃，目的之一是减少碳酸氢铵的分解 |
| D．反应Ⅴ中的副产物氯化铵可用作氮肥 |
④（NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统．写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式 ．
Cu2＋+
CuCl＋Cl－ K＝2.32