Question

【題目】某課外小組分別用如圖所示裝置對(duì)原電池和電解原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

請(qǐng)回答：

Ⅰ．用圖 1 所示裝置進(jìn)行第一組實(shí)驗(yàn)。

（1）在保證電極反應(yīng)不變的情況下，不能替代 Cu 作電極的是__（填字母序號(hào)）。

A 鋁 B 石墨 C 銀 D 鉑

（2）N 極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為__。

Ⅱ．用圖 2 所示裝置進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，觀察到與第一組實(shí)驗(yàn)不同的現(xiàn)象：兩極均有氣體產(chǎn)生，Y極區(qū)溶液逐漸變成紫紅色；停止實(shí)驗(yàn)，鐵電極明顯變細(xì)，電解液仍然澄清。 查閱資料得知，高鐵酸根離子（FeO42-）在溶液中呈紫紅色。

（3）電解過(guò)程中，X 極區(qū)溶液的 pH__（填“增大”“減小”或“不變”）。

（4）電解過(guò)程中，Y 極發(fā)生的電極反應(yīng)之一為 Fe﹣6e﹣+8OH﹣= FeO42-+4H2O 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(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)氣體體積），則 Y 電極（鐵電極）質(zhì)量減少____g。

（5）在堿性鋅電池中，用高鐵酸鉀作為正極材料，電池反應(yīng)為 2K2FeO4+3Z=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，該電池正極發(fā)生的反應(yīng)的電極反應(yīng)式為__。

Answer 1

【答案】A 2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣) 增大 0.28 FeO42-+6e﹣+5H2O=Fe2O3+10OH﹣

【解析】

Ⅰ圖1中，左邊裝置是原電池，較活潑的金屬鋅作負(fù)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?qū)щ姷姆墙饘伲?/span>M是陽(yáng)極，N是陰極，電解池中陰極上陽(yáng)離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，原電池放電時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；

Ⅱ該電解池中，陽(yáng)極材料是活潑金屬，則電解池工作時(shí)，陽(yáng)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，同時(shí)氫氧根離子失電子生成氧氣，陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)陰陽(yáng)極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計(jì)算鐵反應(yīng)的質(zhì)量，在堿性鋅電池中，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)。

（1）在保證電極反應(yīng)不變的情況下，仍然是鋅作負(fù)極，則正極材料必須是不如鋅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘�，鋁是比鋅活潑的金屬，所以不能代替銅，故選A；

（2）N電極連接原電池負(fù)極，所以是電解池陰極，陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣)；

（3）電解過(guò)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(jìn)入溶液，設(shè)鐵質(zhì)量減少為xg，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等得，x=0.28，即鐵質(zhì)量減少0.28g；

（5）正極上高鐵酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)方程式為FeO42-+6e﹣+5H2O=Fe2O3+10OH﹣。