Question

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

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

（3）实验过程中，SO₄^2-                   （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（FeO₄^2-）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^- == FeO₄^2- + 4H₂O 和

                                                                   。

（6）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。

（7）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为： K₂FeO₄ + 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】

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

（3）从右向左 ;滤纸上有红褐色斑点产生    （4）增大

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

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

【解析】（1）因为铜是正极，而铝的金属性又强于锌的，所以铝不能代替铜作电极，答案选A。

（2）N和锌电极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电，方程式为2H⁺ + 2e^- == H₂↑。

（3）原电池中阴离子向负极移动，所以从右向左 移动。由于铁和铜电极相连，作阳极，铁失去电子。和溶液的OH^－结合生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁不稳定，又被氧化生成氢氧化铁沉淀，所以现象是滤纸上有红褐色斑点产生。

（4）X是阴极，溶液中的氢离子放电，所以阴极周围水的电离平衡被破坏，OH^－浓度大于氢离子的浓度，溶液显碱性，pH增大。

（5）Y电极水阳极，而Y极也产生气体，因此该气体是氧气，方程式为4OH^- - 4e^- == 2H₂O + O₂↑。

（6）氢气和氧气的物质的量分别是0.03mol、0.0075mol，根据电子得失守恒可知，铁失去的电子是0.03mol×2－0.0075mol×4＝0.03mol，因此消耗铁是0.03mol÷6×56g/mol＝0.28g。

（7）原电池中正极得到电子，所以根据总反应式可知，正极电极反应式为2FeO₄^2- + 6e^- + 5H₂O == Fe₂O₃ + 10OH^- 。