题目内容
【题目】某小组同学利用原电池装置探究物质的性质。
资料显示:原电池装置中,负极反应物的还原性越强,或正极反应物的氧化性越强,原电池的电压越大。 |
(1)同学们利用下表中装置进行实验并记录。
装置 | 编号 | 电极A | 溶液B | 操作及现象 |
Ⅰ | Fe | pH=2的 H2SO4 | 连接装置后,石墨表面产生无色气泡;电压表指针偏转 | |
Ⅱ | Cu | pH=2的H2SO4 | 连接装置后,石墨表面无明显现象;电压表指针偏转,记录读数为a |
①同学们认为实验Ⅰ中铁主要发生了析氢腐蚀,其正极反应式是_________。
②针对实验Ⅱ现象:甲同学认为不可能发生析氢腐蚀,其判断依据是_________;乙同学认为实验Ⅱ中应发生吸氧腐蚀,其正极的电极反应式是_________。
(2)同学们仍用上述装置并用Cu和石墨为电极继续实验,探究实验Ⅱ指针偏转原因及影响O2氧化性的因素。
编号 | 溶液B | 操作及现象 |
Ⅲ | 经煮沸的pH=2的 H2SO4 | 溶液表面用煤油覆盖,连接装置后,电压表指针微微偏转,记录读数为b |
Ⅳ | pH=2的H2SO4 | 在石墨一侧缓慢通入O2并连接装置,电压表指针偏转,记录读数为c;取出电极,向溶液中加入数滴浓Na2SO4溶液混合后,插入电极,保持O2通入,电压表读数仍为c |
Ⅴ | pH=12的NaOH | 在石墨一侧缓慢通入O2并连接装置,电压表指针偏转,记录读数为d |
①丙同学比较实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的电压表读数为:c>a>b,请解释原因是_________。
②丁同学对Ⅳ、Ⅴ进行比较,其目的是探究对O2氧化性的_________影响。
③实验Ⅳ中加入Na2SO4溶液的目的是_________。
④为达到丁同学的目的,经讨论,同学们认为应改用右图装置对Ⅳ、Ⅴ重复进行实验,其设计意图是_________;重复实验时,记录电压表读数依次为c′、d′,且c′>d′,由此得出的结论是_________。
【答案】(1)①2H+ + 2e- = H2↑;②在金属活动性顺序中,Cu在H后,Cu不能置换出H2;O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
(2)①O2浓度越大,其氧化性越强,使电压值增大;②溶液的酸碱性;③排除溶液中的Na+(或SO42-)对实验的可能干扰;④排除Cu在酸碱性不同的溶液中,其还原性不同对该实验结果的影响;溶液酸性越强,O2的氧化性越强(介质或环境的pH影响物质的氧化性)
【解析】
试题分析:(1)①Ⅰ中铁主要发生了析氢腐蚀,其正极发生还原反应,电极反应式为:2H++2e-=H2↑,故答案为:2H++2e-=H2↑;
②铜与氢离子不能发生自发的氧化还原反应;乙同学认为实验Ⅱ中应发生吸氧腐蚀,其正极发生还原反应,氧气得电子生成氢氧根离子,其正极的电极反应式是O2+4H++4e-=2H2O,故答案为:在金属活动性顺序中,Cu在H后,Cu不能置换出H2;O2+4H++4e-=2H2O;
(2)①实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的电解质相同,不同的是氧气的浓度不同,出现了电压表读数不同,根据数值的相对大小可知,氧气浓度越大,电压表的读数越高,所以O2浓度越大,其氧化性越强,使电压值增大,故答案为:O2浓度越大,其氧化性越强,使电压值增大;
②实验Ⅳ、Ⅴ是溶液的酸碱性不同,来判断电压表的指针偏转情况,所以Ⅳ、Ⅴ进行比较,其目的是探究对O2氧化性的酸碱性的影响,故答案为:溶液的酸碱性;
③实验Ⅳ中加入Na2SO4溶液的目的是排除溶液中的Na+(或SO42-)对实验的可能干扰,故答案为:排除溶液中的Na+(或SO42-)对实验的可能干扰;
④为达到丁同学的目的,经讨论,同学们认为应改用如图装置对Ⅳ、Ⅴ重复进行实验,其设计意图是排除Cu在酸碱性不同的溶液中,其还原性不同对该实验结果的影响;重复实验时,记录电压表读数依次为c′、d′,且c′>d′,由此得出的结论是溶液酸性越强,O2的氧化性越强,故答案为:排除Cu在酸碱性不同的溶液中,其还原性不同对该实验结果的影响;溶液酸性越强,O2的氧化性越强(介质或环境的pH影响物质的氧化性)。
【题目】有一种细菌在酸性水溶液中,有氧气的情况下,可以将黄铜矿(主要成分是CuFe,含少量杂质SiO2)氧化为硫酸盐。运用该原理生产铜和绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如下:
已知:
Fe2+ | Cu2+ | Fe3+ | |
开始转化成氢氧化物沉淀时的pH | 7.6 | 4.7 | 2.7 |
完全转化成氢氧化物沉淀时的pH | 9.6 | 6.7 | 3.7 |
回答下列问题:
(1)试剂a是_________,调节溶液的pH值,为使Fe3+完全沉淀,合适pH的范围是_______。
(2)试剂b为________,请写出反应III的离子方程式________________。
(3)固体A成份是________。
(4)欲从滤液中获得绿矾晶体,操作I应为________________、洗涤干燥。
(5)反应I中参加反应的n(CuFeS2):n(O2)=________________。