Question

7．某课外小组分别用如图所示装置对电解原理进行实验探究．
请回答：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．
（1）电解过程中，X极区溶液的pH增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）电解过程中，Y极区发生的电极反应为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．
（3）若在X极收集到1120mL气体，在Y极收集到224mL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0.56g．
（4）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2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-．

Answer 1

分析 用Fe作阳极、石墨作阴极电解NaOH溶液，实验过程中，两极均有气体产生，X电极上水失电子生成氢气，Y电极上氢氧根离子失电子生成氧气，同时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，说明Fe在阳极上失电子而溶解，且有高铁酸根离子生成；
（1）电解过程中，X电极上水得电子生成氢气同时有OH^-生成；
（2）电解过程中，Y电极上氢氧根离子失电子生成氧气和水；
（3）根据转移电子守恒计算溶解Fe的质量；
（4）该电池中Fe元素化合价由+6价变为+3价、Zn由0价变为+2价，所以锌作负极，正极上高铁酸根离子得电子和水反应生成氧化铁和氢氧根离子．

解答 解：用Fe作阳极、石墨作阴极电解NaOH溶液，实验过程中，两极均有气体产生，X电极上水失电子生成氢气，Y电极上氢氧根离子失电子生成氧气，同时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，说明Fe在阳极上失电子而溶解，且有高铁酸根离子生成；
（1）电解过程中，X电极上水得电子生成氢气同时有OH^-生成，导致溶液碱性增大，故答案为：增大；
（2）电解过程中，Y电极上氢氧根离子失电子生成氧气和水，电极反应式为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（3）X电极上得到氢气，n（H₂）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，Y电极上得到n（O₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，根据转移电子守恒计算溶解Fe的质量=$\frac{0.05mol×2-0.01mol×4}{6}$×56g/mol=0.56g，
故答案为：0.56；
（4）该电池中Fe元素化合价由+6价变为+3价、Zn由0价变为+2价，所以锌作负极，正极上高铁酸根离子得电子和水反应生成氧化铁和氢氧根离子，电极反应式为2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-，故答案为：2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-．

点评 本题考查电解原理及有关计算，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，注意活泼金属作阳极上发生的反应，难点是电极反应式的书写，题目难度中等．