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(wú)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(wú)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氧化性的因素。

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。

③實(shí)驗(yàn)Ⅳ中加入Na2SO4溶液的目的是_________。

④為達(dá)到丁同學(xué)的目的，經(jīng)討論，同學(xué)們認(rèn)為應(yīng)改用右圖裝置對(duì)Ⅳ、Ⅴ重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)意圖是_________；重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄電壓表讀數(shù)依次為c′、d′，且c′＞d′，由此得出的結(jié)論是_________。

Answer 1

【答案】（1）①2H+ + 2e- = H2↑；②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

（2）①O2濃度越大，其氧化性越強(qiáng)，使電壓值增大；②溶液的酸堿性；③排除溶液中的Na+（或SO42-）對(duì)實(shí)驗(yàn)的可能干擾；④排除Cu在酸堿性不同的溶液中，其還原性不同對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；溶液酸性越強(qiáng)，O2的氧化性越強(qiáng)（介質(zhì)或環(huán)境的pH影響物質(zhì)的氧化性）

【解析】

試題分析：（1）①Ⅰ中鐵主要發(fā)生了析氫腐蝕，其正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H++2e-=H2↑，故答案為：2H++2e-=H2↑；

②銅與氫離子不能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；乙同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)Ⅱ中應(yīng)發(fā)生吸氧腐蝕，其正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣得電子生成氫氧根離子，其正極的電極反應(yīng)式是O2+4H++4e-=2H2O，故答案為：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；

（2）①實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的電解質(zhì)相同，不同的是氧氣的濃度不同，出現(xiàn)了電壓表讀數(shù)不同，根據(jù)數(shù)值的相對(duì)大小可知，氧氣濃度越大，電壓表的讀數(shù)越高，所以O2濃度越大，其氧化性越強(qiáng)，使電壓值增大，故答案為：O2濃度越大，其氧化性越強(qiáng)，使電壓值增大；

②實(shí)驗(yàn)Ⅳ、Ⅴ是溶液的酸堿性不同，來(lái)判斷電壓表的指針偏轉(zhuǎn)情況，所以Ⅳ、Ⅴ進(jìn)行比較，其目的是探究對(duì)O2氧化性的酸堿性的影響，故答案為：溶液的酸堿性；

③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，故答案為：排除溶液中的Na+（或SO42-）對(duì)實(shí)驗(yàn)的可能干擾；

④為達(dá)到丁同學(xué)的目的，經(jīng)討論，同學(xué)們認(rèn)為應(yīng)改用如圖裝置對(duì)Ⅳ、Ⅴ重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)意圖是排除Cu在酸堿性不同的溶液中，其還原性不同對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄電壓表讀數(shù)依次為c′、d′，且c′＞d′，由此得出的結(jié)論是溶液酸性越強(qiáng)，O2的氧化性越強(qiáng)，故答案為：排除Cu在酸堿性不同的溶液中，其還原性不同對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；溶液酸性越強(qiáng)，O2的氧化性越強(qiáng)（介質(zhì)或環(huán)境的pH影響物質(zhì)的氧化性）。