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.用如图所示装置进行第一组实验。

(1)N极发生反应的电极反应式为_________.

(2)实验过程中，SO42-______(填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动；

II.用如图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。

(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极发生的电极反应为_____________和4OH-- 4e-＝ 2H2O + O2↑

(5)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

(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__________

Answer 1

【答案】2H++ 2e-＝ H2↑(或2H2O + 2e-＝ H2↑+ 2OH-) 从右向左 增大 Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O 0.28 2FeO42- + 6e- + 5H2O ＝ Fe2O3 + 10OH-

【解析】

I．(1)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；

(2)原电池放电时，阴离子向负极移动；

Ⅱ．(3)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，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，pH增大；

(4)阳极上铁失电子发生氧化反应；

(5)根据阴阳极上转移电子数相等计算铁反应的质量；

(6)正极发生还原反应，根据元素的化合价降低写出电极反应。

I.．(1)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-)；

(2)原电池放电时，阴离子向负极移动，所以硫酸根从右向左移动；

(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；

(4)铁是活泼金属，电解池工作时，阳极上铁失电子发生氧化反应，氢氧根离子失电子发生氧化反应，所以发生的电极反应式为：Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O和4OH--4e-═2H2O+O2↑；

(5)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：生成氢气得到电子的物质的量等于生成氧气时转移电子的物质的量与铁失去电子的物质的量之和，×2＝×4+×6，解得：x=0.28；

(6)正极上高铁酸根离子化合价降低，得电子发生还原反应，反应方程式为2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-。