Question

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

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）．

A.石墨 B.鋁 C.鉑 D.銀

（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）電解過程中，X 極區(qū)溶液的 pH________（填“增大”“減小”或“不變”）．

（4）電解過程中，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________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+3Zn＝Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2．該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)的電極反應(yīng)式為________．

Answer 1

【答案】 B 2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣ 增大 0.28 3Zn-6e﹣+10OH﹣═ZnO+2ZnO22-+5H2O

【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?/span>；M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)，據(jù)此分析解答；

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(jì)算鐵反應(yīng)的質(zhì)量，在堿性鋅電池中，負(fù)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此分析解答。

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姷姆墙饘伲�鋁是比鋅活潑的金屬，所以不能代替銅，故選B；

(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-)，故答案為：2H++2e-═H2↑(或2H2O+2e-═H2↑+2OH-)；

Ⅱ、(3)電解過程中，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×2=×4+×6，解得x=0.28g，故答案為：0.28；

(5)正極上高鐵酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-，負(fù)極上鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為3Zn-6e﹣+10OH﹣═ZnO+2ZnO22-+5H2O，故答案為：3Zn-6e﹣+10OH﹣═ZnO+2ZnO22-+5H2O。