Question

某課外小組分別用下圖所示裝置對原電池和電解原理進行實驗探究．

請回答：
Ⅰ．用圖1所示裝置進行第一組實驗（K閉合）．
（1）Zn極為

 

極；實驗過程中，SO₄^2-

 

（填“從左向右”、“從右向左”或“不”）移動．
（2）反應(yīng)初期，y極的電極反應(yīng)現(xiàn)象為

 

；Cu極的電極反應(yīng)式為

 

．
（3）檢驗y極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是

 

．
Ⅱ．用圖2所示裝置進行第二組實驗．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，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極的電極反應(yīng)式為

 

．
（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672mL氣體，在Y極收集到168mL氣體（均已折算為標準狀況時氣體體積），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)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：探究原電池及其工作原理,探究電解池作用

專題：實驗設(shè)計題,電化學(xué)專題

分析：（1）圖1中，左圖中鋅活潑性大于銅，所以鋅為負極，原電池的外電路中電流由正極流向負極，硫酸根離子的移動方向與電流方向相反；
（2）銅為原電池的正極，則y極為電解池的陽極，陽極氯離子失去電子生成黃綠色的氯氣；銅電極上銅離子得到電子生成金屬銅；
（3）y極產(chǎn)生的是氯氣，根據(jù)檢驗氯氣的方法進行解答；
（4）X電極連接的是電源的負極，則X為電解池的陰極，電解過程中X極水電離的氫離子得到電子生成氫氣；
（5）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；
（6）在堿性鋅電池中，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此并結(jié)合電池總反應(yīng)寫出該電池正極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式．

解答： 解：（1）根據(jù)圖中裝置可知，鋅為該原電池的負極，銅為正極；電流在外電路中從銅流向鋅，則電解質(zhì)溶液中硫酸根離子由右向左移動，
故答案為：負；從右向左；
（2）根據(jù)圖示可知，銅為原電池的正極，與電源正極相連的電極為陽極，所以y極為陽極，氯離子在y極失去電子生成氯氣，會觀察到有黃綠色氣體生成；
銅電極上銅離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：有白色絮狀沉淀生成； Cu²⁺+2e^-=Cu；
（3）根據(jù)分析可知，y極電解生成氯氣，檢驗氯氣的方法為：將濕潤的碘化鉀淀粉試紙靠近x極出氣口處，若試紙變藍，則證明有氯氣生成，
故答案為：將濕潤的碘化鉀淀粉試紙靠近x極出氣口處，若試紙變藍，則證明有氯氣生成；
（4）根據(jù)圖示可知，X為電解池的陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-═H₂↑（或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-），
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑（或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-）；
（5）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

0.672L

22.4L/mol

×2=

0.168L

22.4L/mol

×4+

xg

56g/mol

×6，
解得：x=0.28，
故答案為：0.28g；
（6）正極上高鐵酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-，
故答案為：2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-．

點評：本題考查了原電池和電解池原理，題目難度中等，注意明確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．