Question

某課外小組分別用下圖所示裝置對(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做電極的是      （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                                        。
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，SO₄^2-                  （填“從左向右”、“從右向左”或“不”）移動(dòng)；濾紙上能觀察到的現(xiàn)象有                                       。
II．用圖2所示裝置進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，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。
（4）電解過程中，X極區(qū)溶液的pH            （填“增大” 、“減小”或“不變”）。
（5）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↑ ， 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。
（6）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 + 3Zn ＝Fe₂O₃ +ZnO +2K₂ZnO₂
該電池正極發(fā)生的反應(yīng)的電極反應(yīng)式為                                 。
（7）Ag₂O₂是銀鋅堿性電池的正極活性物質(zhì)，其電解質(zhì)溶液為 KOH 溶液，電池放電時(shí)正極的Ag₂O₂轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K₂Zn(OH)₄，寫出該電池反應(yīng)方程式：____________________________。

Answer 1

（1）A
（2）2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e-= H₂↑+2OH-）
（3）從右向左 濾紙上有紅褐色沉淀（或紅褐色斑點(diǎn)）產(chǎn)生。
（4）增大
（5）0．28
（6）2FeO₄^2-+6e^-+ H₂O= Fe₂O₃+10OH^-
（7）Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O=2K₂Zn(OH)₄+2Ag．

解析試題分析：（1）左邊的裝置是原電池，右邊的是電解池。在該裝置中：鋅作負(fù)極，銅作正極。只要替代銅的金屬活動(dòng)性比鋅弱，都符合鋅作負(fù)極的要求。選項(xiàng)為：A。（2）N是陰極，M是陽(yáng)極。N極發(fā)生還原反應(yīng)。電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e-= H₂↑+2OH-）（3）根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原理，實(shí)驗(yàn)過程中，SO₄^2-從右向左移動(dòng)；鐵是活性電極，在電解時(shí)陽(yáng)極的鐵失去電子產(chǎn)生Fe²⁺，然后發(fā)生反應(yīng)：Fe²⁺+2OH^-=Fe(OH)₂↓; 4Fe(OH)₂+2H₂O+O₂=4Fe(OH)_3．所以 濾紙上能觀察到的現(xiàn)象是濾紙上有紅褐色沉淀產(chǎn)生。（4）電解過程中，X極發(fā)生反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e-= H₂↑+2OH-）使的附近溶液的氫氧根離子的濃度增大，所以該區(qū)溶液的pH增大。（5）在電解過程中陽(yáng)極和陰極電子轉(zhuǎn)移數(shù)相等。n(H₂)=0．672L÷22．4L/mol=0．03mol．得到電子n(e-)=0．06mol． n(O₂)=0．168÷22．4mol=0．0075mol失去電子n(e-)=0．0075mol×4=0．03mol．所以發(fā)生Fe - 6e^- + 8OH^-＝FeO₄^2- + 4H₂O反應(yīng)失去的電子的物質(zhì)的量為0．03mol。由電極式可看出消耗56g鐵失去電子6mol．現(xiàn)在失去電子0．03mol,所以消耗鐵的質(zhì)量為：56×（0．03÷6）g=0．28g．(6)由于在原電池反應(yīng)中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。可知：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 + 3Zn ＝Fe₂O₃ +ZnO +2K₂ZnO₂該電池正極發(fā)生的反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2FeO₄^2-+6e^-+ H₂O= Fe₂O₃+10OH^-(7)根據(jù)敘述可知該電池反應(yīng)方程式：Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O=2K₂Zn(OH)₄+2Ag．
考點(diǎn)：考查原電池和電解池原理、電極式、電子的轉(zhuǎn)移、離子的移動(dòng)等知識(shí)。