题目内容

11．铁是用途最广泛的金属材料之一，但生铁易生锈，请讨论电化学实验中有关铁的性质．

（1）某原电池装置如图1所示，右侧烧杯中的电极反应为2H++2e-=H2↑，左侧烧杯中的c（Cl-）增大（填“增大”“减小”或“不变”）．
（2）已知图甲、乙两池的总反应式均为Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑，且在同侧电极（指均在“左电极”或“右电极”）产生H2．请在两池上标出电极材料（填“Fe”或“C”）．
（3）用高铁酸盐设计的高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应式为
3Zn+2K2FeO4+8H2O═3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH．
①写出正极电极反应式FeO42-+3e-+4H2O═Fe（OH）3+5OH-．
②用高铁电池做电源，以铁为阳极，以铜作阴极，对足量KOH溶液进行电解，当电池中有0.2molK2FeO4反应时，则在电解池中生成H26.72L．（标准状况）

分析 （1）图1为原电池反应，Fe为负极，发生：Fe-2e-=Fe2-，石墨为正极，发生2H++2e-=H2↑；原电池中阴离子向负极移动；
（2）Fe和H2SO4构成原电池或电解池时，Fe作负极或阳极，结合电解池和原电池的原理分析回答；
（3）①放电时，K2FeO4在正极上得电子发生还原反应生成Fe（OH）3；
②以Fe作阳极，以Cu作阴极，对足量KOH溶液进行电解，阴极氢离子得电子生成氢气，2H++2e-=H2↑，根据转移电子守恒计算生成氢气．

解答 解：（1）图中为原电池反应，Fe为负极，发生：Fe-2e-=Fe2-，石墨为正极，发生2H++2e-=H2；原电池中阴离子向负极移动，所以左侧烧杯中的c（Cl-）增大；
故答案为：2H++2e-=H2；增大；
（2）Fe和H2SO4之间的反应，如果设计电解池实现，金属铁作阳极，阳极：Fe-2e-=Fe2+，电解质为硫酸，阴极是氢离子放电，电极反应为2H++2e-=H2↑，即阳极为铁，阴极为C；如果设计原电池实现，金属铁作负极，负极：Fe-2e-=Fe2+，电解质为硫酸，正极是氢离子放电，电极反应为2H++2e-=H2↑，即负极为铁，正极为C；
故答案为：甲：左边为Fe，右边为C；乙：左边为Fe，右边为C；
（3）①放电时，K2FeO4在正极上得电子发生还原反应生成Fe（OH）3，则正极的电极反应式为FeO42-+3e-+4H2O═Fe（OH）3+5OH-，
故答案为：FeO42-+3e-+4H2O═Fe（OH）3+5OH-；
②以Fe作阳极，以Cu作阴极，对足量KOH溶液进行电解，阴极氢离子得电子生成氢气，2H++2e-=H2↑，当电池中有0.2molK2FeO4反应时，转移0.6mol电子，则生成0.3mol氢气，其体积为6.72L；
故答案为：6.72．

点评 本题考查了原电池原理和电解池原理的应用，根据元素化合价变化确定正负极、阴阳极上发生的反应，难点是电极反应式的书写和电子守恒在计算中的应用，题目难度中等．

练习册系列答案
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1．暴露于空气中不易变质的物质是（　　）
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2．下列离子方程式书写不正确的是（　　）
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+CO2+H2O→+HCO3-
19．下列说法正确的是（　　）
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根据实验所得数据，有关说法正确的是（　　）
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16．目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行Cd+2NiO（OH）+2H2O$?_{充电}^{放电}$Cd（OH）2+2Ni（OH）2由此可知，该电池放电时的负极是（　　）
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3．利用光伏并网发电装置电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液制氢的装置示意图（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极，CO（NH2）2中的氮元素显-3价）．

下列叙述中正确的是（　　）
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20．能正确表示下列反应的离子方程式是（　　）
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（1）若溶液与铝反应生成Al3+，溶液中一定大量存在的离子有H+、SO42-，可能存在的离子有Mg2+．
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