Question

8．如圖所示三套實(shí)驗(yàn)裝置，分別回答下列問題．

（1）裝置1為鐵的吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)．一段時間后，向插入鐵釘?shù)牟Ａ�筒�?nèi)滴入NaOH溶液，即可觀察到鐵釘附近的溶液有沉淀，表明鐵被氧化（填“氧化”或“還原”）； 向插入石墨棒的玻璃筒內(nèi)滴入酚酞溶液，可觀察到石墨棒附近的溶液變紅，該電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O^-═4OH^-．
（2）裝置2中的石墨是正極（填“正”或“負(fù)”），該裝置發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺．
（3）裝置3中甲燒杯盛放100mL 0.2mol•L^-1的NaCl溶液，乙燒杯盛放100mL0.5mol•L^-1的CuSO₄溶液．反應(yīng)一段時間后，停止通電．向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅．
①電源的M端為正極；甲燒杯中鐵電極的電極反應(yīng)式為Fe-2e^-═Fe²⁺．
②乙燒杯中電解反應(yīng)的離子方程式為2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺．
③停止電解，取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重0.64g，甲燒杯中產(chǎn)生的氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為224mL．

Answer 1

分析 （1）鐵發(fā)生吸氧腐蝕，鐵被氧化生成Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺與K₃[Fe（CN）₆]反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣得到電子被還原生成OH^-；
（2）形成原電池，銅失電子作負(fù)極，鐵離子在銅電極上得電子；總反應(yīng)為負(fù)極和正極所在的電解質(zhì)溶液的反應(yīng)；
（3）①反應(yīng)一段時間后，停止通電．向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅，說明在石墨電極上生成OH^-離子，電極反應(yīng)為：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，連接電源的負(fù)極，即M端為正極，N端為負(fù)極，甲燒杯中鐵電極為陽極，陽極反應(yīng)為Fe-2e^-═Fe²⁺；
②乙燒杯電解硫酸銅溶液，石墨為陽極，電極反應(yīng)為4OH^--4e^-═O₂↑+H₂O，Cu為陰極，電極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-═Cu，電解的總反應(yīng)為2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
③根據(jù)電極反應(yīng)和串聯(lián)電路各極上轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目相等進(jìn)行計算．

解答 解：（1）鐵發(fā)生吸氧腐蝕，鐵被氧化生成Fe²⁺，正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣得到電子被還原生成OH^-，電極方程式為O₂+4e^-+2H₂O^-═4OH^-，
故答案為：氧化；O₂+4e^-+2H₂O^-═4OH^-；
（2）此裝置為原電池，銅失電子作負(fù)極Cu-2e^-═Cu²⁺，鐵離子在銅電極上得電子2Fe³⁺+2e^-═2Fe²⁺，故石墨做正極；將正負(fù)極反應(yīng)相加即得總反應(yīng)：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案為：正；2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（3）①反應(yīng)一段時間后，停止通電．向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅，說明在石墨電極上生成OH^-離子，電極反應(yīng)為：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，連接電源的負(fù)極，即M端為正極，N端為負(fù)極，陽極反應(yīng)為Fe-2e^-═Fe²⁺，故答案為：正；Fe-2e^-═Fe²⁺；
②乙燒杯電解硫酸銅溶液，石墨為陽極，電極反應(yīng)為4OH^--4e^-═O₂↑+H₂O，Cu為陰極，電極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-═Cu，電解的總反應(yīng)為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
③取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重0.64g，則生成Cu的物質(zhì)的量為$\frac{0.64g}{64g/mol}$=0.01mol，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.01mol×2=0.02mol，
根據(jù)甲燒杯產(chǎn)生氣體的電極反應(yīng)計算生成氣體的體積，
 2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
     2mol     22.4L
     0.02mol   V
V=$\frac{22.4L×0.02mol}{2mol}$=0.224L，即224ml，
故答案為：224．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、電化學(xué)知識，題目難度中等，做題時注意電極的判斷和電極反應(yīng)的書寫，注意串聯(lián)電路中各電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等，利用反應(yīng)的方程式計算．