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.用如圖所示裝置進(jìn)行第一組實(shí)驗(yàn)。

(1)N極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為_________.

(2)實(shí)驗(yàn)過程中，SO42-______(填“從左向右”、“從右向左”或“不”)移動(dòng)；

II.用如圖所示裝置進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，鐵電極明顯變細(xì)，電解液仍然澄清。查閱資料發(fā)現(xiàn)，高鐵酸根(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)為_____________和4OH-- 4e-＝ 2H2O + O2↑

(5)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(shí)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)生的反應(yīng)的電極反應(yīng)式為__________

Answer 1

【答案】2H++ 2e-＝ H2↑(或2H2O + 2e-＝ H2↑+ 2OH-) 從右向左 增大 Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O 0.28 2FeO42- + 6e- + 5H2O ＝ Fe2O3 + 10OH-

【解析】

I．(1)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)；

(2)原電池放電時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；

Ⅱ．(3)該電解池中，陽極材料是活潑金屬，則電解池工作時(shí)，陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，同時(shí)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)，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，pH增大；

(4)陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；

(5)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；

(6)正極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)元素的化合價(jià)降低寫出電極反應(yīng)。

I.．(1)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-)；

(2)原電池放電時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以硫酸根從右向左移動(dòng)；

(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；

(4)鐵是活潑金屬，電解池工作時(shí)，陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O和4OH--4e-═2H2O+O2↑；

(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(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：生成氫氣得到電子的物質(zhì)的量等于生成氧氣時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量與鐵失去電子的物質(zhì)的量之和，×2＝×4+×6，解得：x=0.28；

(6)正極上高鐵酸根離子化合價(jià)降低，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)方程式為2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-。