Question

3．某課外小組分別用下圖所示裝置對原電池和電解原理進(jìn)行實驗探究：

請回答：
I．用圖1所示裝置進(jìn)行第一組實驗
（1）在保證電極反應(yīng)不變的情況下，不能替代Cu做電極的是A（填字母序號）．
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2H⁺+2e^-═H₂↑．
II．用圖2所示裝置進(jìn)行第二組實驗．實驗過程中，兩極均有氣體產(chǎn)生，Y極區(qū)溶液逐漸變成紫紅色；停止實驗，鐵電極明顯變細(xì)，電解液仍然澄清．（查閱資料發(fā)現(xiàn)，高鐵酸根（FeO₄^2-）在溶液中呈紫紅色．）
（3）電解過程中，Y極發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O 和4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．
（4）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(biāo)準(zhǔn)狀況時氣體體積），則Y電極（鐵電極）質(zhì)量減少0.28 g．

Answer 1

分析 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姷姆墙饘伲琈是陽極，N是陰極，電解池中陰極上陽離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，原電池放電時，陰離子向負(fù)極移動；
（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姷姆墙饘伲?br />（2）N電極是電解池的陰極氫離子得到電子生成氫氣；
Ⅱ．該電解池中，陽極材料是活潑金屬，則電解池工作時，陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，同時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)陰陽極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計算鐵反應(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)；
（3）鐵是活潑金屬，電解池工作時，陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（4）根據(jù)陰陽極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計算鐵反應(yīng)的質(zhì)量．

解答 解：I．（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；
故答案為：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↑，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；
II．（3）鐵是活潑金屬，電解池工作時，陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O和4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（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$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$×2=$\frac{0.168L}{22.4L}$×4×$\frac{xg}{56g/mol}×6$，x=0.28；
故答案為：0.28g．

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(fā)生氧化反應(yīng)，為易錯點，注意電子守恒在計算中的應(yīng)用，題目難度中等．