Question

16．某課外小組分別用如圖所示裝置對原電池和電解原理進行實驗探究．
請回答：
Ⅰ．用圖 1 所示裝置進行第一組實驗． 
（1）在保證電極反應不變的情況下，不能替代 Cu 作電極的是A（填字母序號）．
（2）N 極發生反應的電極反應式為2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-．
Ⅱ．用圖 2 所示裝置進行第二組實驗．實驗過程中，觀察到與第一組實驗不同的現象：兩極 均有氣體產生，Y    極區溶液逐漸變成紫紅色；停止實驗，鐵電極明顯變細，電解液仍然澄清． 查閱資料得知，高鐵酸根離子（FeO₄^2-）在溶液中呈紫紅色．
（3）電解過程中，X 極區溶液的 pH增大（填“增大”“減小”或“不變”）．
（4）電解過程中，Y 極發生的電極反應之一為 Fe-6e^-+8OH^-═Fe₄O^2-+4H₂O 若在 X 極收集到672mL 氣體，在 Y 極收集到 168mL 氣體（均已折算為標準狀況時氣體體積），則 Y 電極（鐵 電極）質量減少0.28g．
（5）在堿性鋅電池中，用高鐵酸鉀作為正極材料，電池反應為 2K₂FeO₄+3Zn═Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂．該電池正極發生的反應的電極反應式為2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-．

Answer 1

分析 （1）圖中，左邊裝置是原電池，較活潑的金屬鋅作負極，較不活潑的金屬銅作正極，如果要找電極材料代替銅，所找材料必須是不如鋅活潑的金屬或導電的非金屬；（2）M是陽極，N是陰極，電解池中陰極上陽離子得電子發生還原反應，原電池放電時，陰離子向負極移動，據此分析；
（3）電解過程中，陰極上氫離子放電生成氫氣，則陰極附近氫氧根離子濃度大于氫離子溶液；
（4）X電極上析出的是氫氣，Y電極上析出的是氧氣，且Y電極失電子進入溶液，設鐵質量減少為xg，根據轉移電子數相等列式解答；
（5）正極上高鐵酸根離子得電子發生還原反應生成氧化鐵．

解答 解：（1）在保證電極反應不變的情況下，仍然是鋅作負極，則正極材料必須是不如鋅活潑的金屬或導電的非金屬，鋁是比鋅活潑的金屬，所以不能代替銅，
故答案為：A；
（2）N電極連接原電池負極，所以是電解池陰極，陰極上氫離子得電子發生還原反應，電極反應式為：2H⁺+2e^-═H₂↑（或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-），
故答案為：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-；
（3）電解過程中，陰極上氫離子放電生成氫氣，則陰極附近氫氧根離子濃度大于氫離子溶液，溶液呈堿性，溶液的pH增大，故答案為：增大；
（4）X電極上析出的是氫氣，Y電極上析出的是氧氣，且Y電極失電子進入溶液，設鐵質量減少為xg，根據轉移電子數相等得$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$×2=$\frac{0.168L}{22.4L/mol}×4$+$\frac{xg}{56g/mol}×6$，x=0.28，故答案為：0.28；
（5）正極上高鐵酸根離子得電子發生還原反應，反應方程式為2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-，故答案為：2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，注意：電解池中如果活潑金屬作陽極，則電解池工作時陽極材料失電子發生氧化反應，為易錯點．