Question

4．某兴趣小组的同学突发奇想，做了下面几个”在试纸上进行的微型电解实验”．
（1）将一片广泛pH试纸浸润Na₂SO₄溶液，用两根铅笔芯为电极，接触于试纸，然后接通电源，发现铅笔芯与试纸接触端各呈现两个微小的有色同心圆．其中阳极附近内圈pH显示约为3，外圈约为5．用电极反应式表示该极pH小于7的原因2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺；．该实验中浸润硫酸钠溶液的作用是增强溶液导电能力．
（2）若将广泛pH试纸浸润饱和NaCl溶液，仍以两根铅笔芯做电极，通电后能闻到刺激气味，阳极电极与试纸接触处呈现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈红色，请说出其原因阳极氯离子放电产生氯气，氯气与水反应生成的次氯酸的漂白性使内圈呈白色，外圈呈红色的原因是氯气与水反应生成的盐酸扩散所致．阴极则呈现深绿色，pH约为13．
（3）若将碘化钾淀粉试纸用蒸馏水浸润，重复上述操作，将会发现阳极电极与试纸接触处的现象是出现蓝色；该极电极反应式为2I^--2e^-=I₂．阴极则无明显现象．若将阳极在试纸上移动，则可”电笔绘画”
（4）若将碘化钾淀粉试纸用饱和NaCl溶液浸润，重复上述操作，则以阳极铅笔芯为中心，迅速向外扩散形成一个蓝色的圈，其迅速向外扩散的原因是阳极产生的氯气迅速扩散的同时将碘化钾氧化为碘单质．若将阴极、阳极由距离较远处使之彼此逐渐靠近，阳极所到之处，以电极与试纸接触处为中心呈现大片蓝色向外扩散，但阴极所到之处，蓝色即刻褪去．其原因是（用化学方程式或离子方程式表示）I₂+2NaOH=NaI+NaIO+H₂O．

Answer 1

分析 （1）其中阳极附近内圈pH显示约为3，外圈约为5，是因为水中的氢氧根离子放电生成氧气，同时产生氢离子，浸润硫酸钠溶液的作用是增强溶液导电能力；
（2）阳极电极放电产生氯气，内圈为白色是次氯酸的漂白，外圈呈红色是盐酸的扩散所致；
（3）阳极碘离子发生氧化反应生成碘单质，碘单质与淀粉变蓝；
（4）迅速向外扩散形成一个蓝色的圈，是因为氯化钠中的氯离子放电生成氯气，氯气氧化碘离子；若将阴极、阳极由距离较远处使之彼此逐渐靠近，阳极所到之处，以电极与试纸接触处为中心呈现大片蓝色向外扩散，但阴极所到之处，蓝色即刻褪去，是因为碘单质与氢氧化钠发生歧化反应，反应的方程式为：I₂+2NaOH=NaI+NaIO+H₂O（写成3I₂+6NaOH=5NaI+NaIO₃+3H₂O）．

解答 解：（1）其中阳极附近内圈pH显示约为3，外圈约为5，是因为水中的氢氧根离子放电生成氧气，同时产生氢离子，导致氢离子的浓度大于氢氧根离子的浓度，浸润硫酸钠溶液的作用是增强溶液导电能力，故答案为：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺；增强溶液导电能力；?
（2）阳极电极放电产生氯气，氯气与水反应生成的次氯酸和盐酸，内圈为白色是次氯酸的漂白，外圈呈红色是盐酸的扩散所致，故答案为：阳极氯离子放电产生氯气，氯气与水反应生成的次氯酸的漂白性使内圈呈白色，外圈呈红色 的原因是氯气与水反应生成的盐酸扩散所致；
（3）阳极碘离子发生氧化反应生成碘单质，电极反应式为：2I^--2e^-=I₂，碘单质与淀粉变蓝，故答案为：出现蓝色；  2I^--2e^-=I₂；  
（4）迅速向外扩散形成一个蓝色的圈，是因为氯化钠中的氯离子放电生成氯气，氯气氧化碘离子；若将阴极、阳极由距离较远处使之彼此逐渐靠近，阳极所到之处，以电极与试纸接触处为中心呈现大片蓝色向外扩散，但阴极所到之处，蓝色即刻褪去，是因为碘单质与氢氧化钠发生歧化反应，反应的方程式为：I₂+2NaOH=NaI+NaIO+H₂O（写成3I₂+6NaOH=5NaI+NaIO₃+3H₂O），故答案为：阳极产生的氯气迅速扩散的同时将碘化钾氧化为碘单质；I₂+2NaOH=NaI+NaIO+H₂O．

点评 本题考查原电池和电解池原理，明确试纸颜色变化与溶液酸碱性是关系是解本题关键，难点是电极反应式的书写，难度中等．