Question

（14分）某課外小組分別用下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做電極的是       （填字母序號）。

   A．鋁     B．石墨     C．銀    D．鉑

（2）N極發生反應的電極反應式為                                   。

（3）實驗過程中，SO₄^2-                   （填“從左向右”、“從右向左”或“不”）移動；濾紙上能觀察到的現象有                                   。

II．用圖2所示裝置進行第二組實驗。實驗過程中，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。查閱資料發現，高鐵酸根（FeO₄^2-）在溶液中呈紫紅色。

（4）電解過程中，X極區溶液的pH             （填“增大” 、“減小”或“不變”）。

（5）電解過程中，Y極發生的電極反應為Fe - 6e^- + 8OH^- ＝FeO₄^2- + 4H₂O 和

4OH^- - 4e^- ＝ 2H₂O + O₂↑ ， 若在X極收集到672 mL氣體，在Y極收集到168 mL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            g。

（6）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                                  。

 

Answer 1

【答案】

（14分）  （1）A （2分）

（2）2H⁺ + 2e^- ＝ H₂↑（或2H₂O + 2e^- ＝ H₂↑+ 2OH^-）（2分）

（3）從右向左（2分）

濾紙上有紅褐色斑點產生（答出“紅褐色斑點”或“紅褐色沉淀”即可給分）（2分）

（4）增大 （2分）

（5）0.28 （2分）

（6）2FeO₄^2- + 6e^- + 5H₂O ＝ Fe₂O₃ + 10OH^- （2分）

【解析】I．（1）圖1是原電池，其中鋅的活潑性強于銅的，所以鋅是負極，銅是正極。因此在不改變電極反應的情況下，正極的材料的金屬性不能強于鋅，所以金屬鋁是不能的，答案選A。

（2）N電極和電源的負極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電，生成氫氣，電極反應式是2H⁺ + 2e^- ＝ H₂↑。

（3）由于原電池中正極銅離子得到電子，負極鋅失去電子，所以根據溶液的電中性可知，陰離子SO₄^2-應該從從右向左移動；由于陽極鐵失去電子，生成亞鐵離子。而陰極氫離子放電，使溶液顯堿性，從而生成氫氧化亞鐵沉淀。氫氧化亞鐵不穩定，極易鋇氧化生成紅褐色氫氧化鐵沉淀，所以濾紙上能觀察到的現象濾紙上有紅褐色斑點產生。

II．（4）X電極和電源的負極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電，生成氫氣。從而破壞陰極周圍水的電離平衡，所以X電極周圍溶液顯堿性。

（5）X電極氫氣的物質的量是0.03mol，轉移電子是0.06mol。Y電極生成的氧氣的物質的量是0.0075mol，轉移電子的物質的量是0.03mol，所以根據電子的得失守恒可知，鐵失去的電子的物質的量是0.03mol，則根據電極反應式可知，消耗鐵是0.005mol，質量是0.28g。

（6）原電池中正極得到電子，所以根據總的反應式可知，正極電極反應式是2FeO₄^2- + 6e^- + 5H₂O ＝ Fe₂O₃ + 10OH^- 。