Question

4．如图所示3套实验装置，分别回答下列问题．
（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验．一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入K₃[Fe（CN）₆]溶液，即可观察到铁钉附近的溶液变蓝色沉淀，表明铁被氧化（填“氧化”或“还原”）；向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的溶液变红，该电极反应为O₂+4e^-+2H₂O^-═4OH^-．
（2）装置2中发生的总反应的离子方程式Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺．
（3）装置3中甲烧杯盛放100mL 0.2mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100mL 0.5mol/L的CuSO₄溶液．反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红．
①电源的M端为正极；
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺．
③停止电解，取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g，甲烧杯中产生的气体标准状况下体积为224mL．

Answer 1

分析 （1）铁发生吸氧腐蚀，铁被氧化生成Fe²⁺，Fe²⁺与K₃[Fe（CN）₆]反应生成蓝色沉淀，正极发生还原反应，氧气得到电子被还原生成OH^-；
（2）图2装置发生反应为铜和铁离子的氧化还原反应；
（3）向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，说明石墨极生成4OH^-，应为电解池的阴极，则M为正极，N为负极，乙烧杯为电解硫酸的反应，阳极生成氧气，阴极析出铜，结合电极方程式解答该题．

解答 解：（1）铁发生吸氧腐蚀，铁被氧化生成Fe²⁺，正极发生还原反应，氧气得到电子被还原生成OH^-，电极方程式为O₂+4e^-+2H₂O^-═4OH^-，
故答案为：氧化；O₂+4e^-+2H₂O^-═4OH^-；
（2）铜可被Fe³⁺+氧化，发生Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，形成原电池反应时，铜为负极，发生氧化反应，石墨为正极，正极反应为Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，
故答案为：Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺；
（3）乙烧杯为电解硫酸的反应，阳极生成氧气，阴极析出铜，
①向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，说明石墨极生成4OH^-，应为电解池的阴极，则M为正极，N为负极，
故答案为：正；
②乙烧杯为电解硫酸的反应，阳极生成氧气，阴极析出铜，电解方程式为2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案为：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；
③取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g，则生成Cu的物质的量为$\frac{0.64g}{64g/mol}$=0.01mol，转移的电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol，
甲烧杯中，阳极铁被氧化，阴极产生气体为氢气，
2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
    2mol    22.4L
   0.02mol    V
V=$\frac{22.4L×0.02mol}{2mol}$=0.224L，即224ml，
故答案为：224．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，根据各个电极上发生的反应再结合转移电子相等来分析解答，难点是（3）计算．