Question

3．用如图所示装置进行实验．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极产生的气体是H₂，X极区溶液的pH增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）电解过程中，Y极发生的电极反应为：Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O和4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．
（3）若在X极收集到672mL气体，在Y极收集到168mL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0.28g．

Answer 1

分析 （1）电解过程中，X电极上H⁺放电生成氢气，同时电极附近有OH^-生成；
（2）Y电极上还发生的反应为Fe失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水；
（3）根据转移电子相等计算铁溶解的质量．

解答 解：（1）电解过程中，X电极上电极反应式为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，所以c（OH^-）增大，溶液的pH增大，故答案为：H₂；增大；
（2）Y电极上还发生的反应为Fe失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水，电极反应式为Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，并且氢氧根离子失电子发生氧化反应，电极反应为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案为：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（3）X电极收集的气体是氢气，n（H₂）=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，Y电极析出氧气的物质的量=$\frac{0.168L}{22.4L/mol}$=0.0075mol，根据转移电子相等得铁溶解的质量=$\frac{0.03mol×2-0.0075mol×4}{6}$×56g/mol=0.28g，故答案为：0.28．

点评 本题考查了电解原理，明确高铁酸钠的制取原理是解本题关键，再结合转移电子相等进行有关计算，难点是电极反应式书写，题目难度中等．