Question

【題目】某小組同學(xué)利用原電池裝置探究物質(zhì)的性質(zhì)。資料顯示：原電池裝置中，負(fù)極反應(yīng)物的還原性越強(qiáng)，或正極反應(yīng)物的氧化性越強(qiáng)，原電池的電壓越大。

（1）同學(xué)們利用下表中裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄。

裝置	編號(hào)	電極A	溶液B	操作及現(xiàn)象
	Ⅰ	Fe	pH=2的H2SO4	連接裝置后，石墨表面產(chǎn)生無色氣泡；電壓表指針偏轉(zhuǎn)
	Ⅱ	Cu	pH=2的H2SO4	連接裝置后，石墨表面無明顯現(xiàn)象；電壓表指針偏轉(zhuǎn)，記錄讀數(shù)為a

①同學(xué)們認(rèn)為實(shí)驗(yàn)Ⅰ中鐵主要發(fā)生了析氫腐蝕，其正極反應(yīng)式是_____________。

②針對(duì)實(shí)驗(yàn)Ⅱ現(xiàn)象：甲同學(xué)認(rèn)為不可能發(fā)生析氫腐蝕，其判斷依據(jù)是_______；乙同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)Ⅱ中應(yīng)發(fā)生吸氧腐蝕，其正極的電極反應(yīng)式是___________。

（2）同學(xué)們?nèi)杂蒙鲜鲅b置并用Cu和石墨為電極繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，探究實(shí)驗(yàn)Ⅱ指針偏轉(zhuǎn)原因及影響O2氧化性因素。

編號(hào)	溶液B	操作及現(xiàn)象
Ⅲ	經(jīng)煮沸的pH=2的 H2SO4	溶液表面用煤油覆蓋，連接裝置后，電壓表指針微微偏轉(zhuǎn)，記錄讀數(shù)為b
Ⅳ	pH=2的H2SO4	在石墨一側(cè)緩慢通入O2并連接裝置，電壓表指針偏轉(zhuǎn)，記錄讀數(shù)為c；取出電極，向溶液中加入數(shù)滴濃Na2SO4溶液混合后，插入電極，保持O2通入，電壓表讀數(shù)仍為c
Ⅴ	pH=12的NaOH	在石墨一側(cè)緩慢通入O2并連接裝置，電壓表指針偏轉(zhuǎn)，記錄讀數(shù)為d

①丙同學(xué)比較實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的電壓表讀數(shù)為：c＞a＞b，請(qǐng)解釋原因是____________。

②丁同學(xué)對(duì)Ⅳ、Ⅴ進(jìn)行比較，其目的是探究_____________________對(duì)O2氧化性的影響；實(shí)驗(yàn)Ⅳ中加入Na2SO4溶液的目的是_____________。

Answer 1

【答案】2H+ + 2e-=H2↑ 在金屬活動(dòng)性順序中，Cu在H后，Cu不能置換出H2 O2 + 4H+ + 4e-=2H2O O2濃度越大，其氧化性越強(qiáng)，使電壓值增大 溶液的酸堿性 排除溶液中的Na+（或SO42-）對(duì)實(shí)驗(yàn)的可能干擾；

【解析】

（1）①同學(xué)們認(rèn)為實(shí)驗(yàn)Ⅰ中鐵主要發(fā)生了析氫腐蝕，即為溶液中的H+得電子生成H2，其正極反應(yīng)式是2H+ + 2e-=H2↑。

②針對(duì)實(shí)驗(yàn)Ⅱ現(xiàn)象，甲同學(xué)考慮到：在金屬活動(dòng)順序表中，Cu排在H的后面，所以他認(rèn)為不可能發(fā)生析氫腐蝕。乙同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)Ⅱ中應(yīng)發(fā)生吸氧腐蝕，其正極是溶解在溶液中的O2得電子，電極反應(yīng)式是O2 + 4H+ + 4e-=2H2O。

（2）①丙同學(xué)比較實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，同樣是pH=2的H2SO4溶液，只是溶解的O2量不同，導(dǎo)致電壓表讀數(shù)為：c＞a＞b，因此可以看出，氧氣濃度越大，導(dǎo)電能力越強(qiáng)。

②丁同學(xué)對(duì)Ⅳ、Ⅴ進(jìn)行比較，其變量是溶液pH的不同，因此其目的是探究溶液的酸堿性對(duì)O2氧化性的影響。實(shí)驗(yàn)Ⅳ中加入Na2SO4溶液，結(jié)果溶液的導(dǎo)電能力未變，從而說明溶液中的Na+（或SO42-）對(duì)實(shí)驗(yàn)不產(chǎn)生干擾，也由此得出實(shí)驗(yàn)Ⅳ中加入Na2SO4溶液的目的是排除溶液中的Na+（或SO42-）對(duì)實(shí)驗(yàn)的可能干擾。