Question

16．某課外活動小組設計了如圖所示的裝置，調節滑動變阻器，控制電流強度適中的情況下用其進行緩慢電解NaCl溶液及相關實驗（此時，止水夾a處于打開狀態，止水夾b處于關閉狀態）．實驗過程中看到了令人很高興的現象（陽離子交換膜只允許陽離子和水通過）．

請幫助他們分析并回答下列問題：
（1）寫出B裝置中的電極反應：
陰極：2H₂O+2e-═H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-═H₂↑）；陽極：Fe-2e^-═Fe²⁺．
（2）先后觀察到A裝置中的現象是：
①燒杯A中導管產生氣泡數秒后溶液變紅，A燒杯中的水倒吸并產生紅色噴泉；
②燒瓶中液面上升到高于左側導管一定程度后又逐漸下落至與導管相平，燒杯A中導管又有氣泡冒出．
（3）當觀察到A裝置中的現象后，他們關閉止水夾a，打開止水夾b．再觀察C裝置（此溶液經過煮沸，且上層有油膜），若無現象，請說明理由；若有現象，請寫出有關反應的化學方程式（是離子反應的寫離子方程式）：Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂↓；片刻后再向燒杯C中吹大量空氣，則C中的現象是白色沉淀迅速變為灰綠色，最后變為紅褐色．

Answer 1

分析 （1）用Fe作陽極、Pt作陰極電解飽和食鹽水時，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，陽極上鐵失電子發生氧化反應；
（2）①生成的氫氣通過導管進入A中燒瓶，燒瓶內壓強增大，打開止水夾a，氨氣進入A中燒杯，燒瓶內壓強急劇減小，水進入燒瓶中；
②燒瓶中液面上升，當高于左側導管時，因為壓強增大會導致液面下降；
（3）關閉a打開b時，左側生成的氫氣導致U型管內液面左低右高，生成的亞鐵離子進入C中生成氫氧化亞鐵沉淀；氫氧化亞鐵不穩定，易被氧氣氧化生成紅褐色氫氧化鐵沉淀．

解答 解：（1）用Fe作陽極、Pt作陰極電解飽和食鹽水時，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，陽極上鐵失電子發生氧化反應，所以陰極、陽極反應式分別為，
故答案為：2H₂O+2e-═H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-═H₂↑）；Fe-2e^-═Fe²⁺；
（2）①生成的氫氣通過導管進入A中燒瓶，燒瓶內壓強增大，打開止水夾a，氨氣進入A中燒杯，燒瓶內壓強急劇減小，水進入燒瓶中，無色酚酞試液遇堿變紅色，所以看到的現象是A燒杯中水倒吸產生紅色噴泉，
故答案為：A燒杯中的水倒吸并產生紅色噴泉；
②燒瓶中液面上升，當高于左側導管時，因為壓強增大會導致液面下降，最終與導管相平，
故答案為：上升到高于左側導管一定程度后又逐漸下落至與導管相平；
（3）關閉a打開b時，左側生成的氫氣導致U型管內液面左低右高，生成的亞鐵離子進入C中生成氫氧化亞鐵沉淀，離子方程式為Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂↓；氫氧化亞鐵不穩定，易被氧氣氧化生成紅褐色氫氧化鐵沉淀，所以C中現象為白色沉淀迅速變為灰綠色，最后變為紅褐色，
故答案為：Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂↓；白色沉淀迅速變為灰綠色，最后變為紅褐色．

點評 本題考查電解原理，為高頻考點，涉及電解、噴泉實驗、氫氧化亞鐵的制備及其性質等知識點，明確各個電極上發生的反應是解本題關鍵，注意：較活潑金屬作陽極時，陽極上金屬失電子而不是電解質溶液中陰離子失電子，為易錯點．