Question

【題目】某化學小組以鐵為陽極，探究不同條件下陽極發生的電極反應。

實驗裝置	實驗	電壓	電解液	實驗現象
	ⅰ	3V	3mol/LNa2SO4溶液	碳棒表面有大量氣泡產生，溶液變黃，有紅褐色沉淀產生
	ⅱ	3V	3 mol/L KI溶液	碳棒表面有大量氣泡產生，鐵絲附近溶液變為棕色，逐漸變為棕褐色，約5min后，棕褐色消失，逐漸產生灰綠色絮狀物
	ⅲ	3V	3mol/L NaOH溶液	兩電極上都有大量氣泡產生，5min后停止實驗，取出鐵絲，鐵絲明顯受腐，附有紅棕色固體，溶液中未見沉淀物。

（1）①實驗ⅰ中碳棒表面產生的氣體是__________。

②實驗ⅲ中鐵絲上生成氣體的電極反應式為__________。

③在實驗ⅱ中，為驗證鐵絲電極的產物，取少量鐵絲附近棕色溶液于試管中，滴加2滴K3Fe(CN)6溶液，無明顯變化；另取少量鐵絲附近棕色溶液檢驗發現溶液中有I2，檢驗方法是__________；對比實驗ⅰ、ⅱ、ⅲ，可得出的結論是__________。

（2）為進一步探究增大c(OH-)對陽極反應的影響，該小組利用原裝置做了實驗ⅳ。

實驗	電壓	電解液	實驗現象
ⅳ	3V	10 mol/L NaOH溶液	兩電極上都有大量氣泡產生，但碳棒上的速率遠大于鐵絲，且陽極區溶液逐漸變紫紅色；停止實驗，鐵絲明顯變細，電解液仍然澄清

查閱資料：FeO42-在溶液中呈紫紅色。陽極電極反應式是__________。

（3）為探究實驗ⅰ中溶液變黃的原因，該小組利用原裝置做了實驗ⅴ和ⅵ。

實驗	電壓	電解液	實驗現象
ⅴ	3V	煮沸冷卻的3 mol/L Na2SO4溶液	碳棒表面有大量氣泡產生，鐵絲外圍包裹一層白色絮狀沉淀，2min后表層變為褐色。
ⅵ	8V	煮沸冷卻的3 mol/L Na2SO4溶液	碳棒表面迅速產生大量氣泡，鐵絲表面有氣泡，1min后外圍包裹一層白色絮狀沉淀，2min后變綠，溶液中有紅褐色懸浮物。

①實驗ⅵ中白色絮狀沉淀變為紅褐色的反應化學方程式是__________。

②由此確定實驗ⅰ中溶液變黃的原因是__________。

（4）綜合上述實驗，當鐵為陽極時，影響電解過程中的陽極電極產物的因素有__________。

Answer 1

【答案】 H2 4OH--4e-=2H2O+O2↑或 2H2O-4e-=4H++O2↑ 取少量鐵絲附近棕色溶液于試管中,滴加淀粉溶液,變為藍色,說明該溶液含有I2 相同條件下，還原性I-強于Fe，先放電 Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 溶液中溶解的氧氣將Fe2+氧化成了Fe3+ 電極材料、電解電壓、電解液中陰離子的種類（還原性）及氫氧根濃度、溶解氧氣等 （其他合理答案也可）

【解析】(1)①實驗ⅰ中，鐵為陽極，碳棒為陰極，陽極鐵溶解，陰極上溶液中的氫離子放電生成氫氣，故答案為：H2；

②實驗ⅲ中鐵為陽極，碳棒為陰極，陽極鐵溶解，同時溶液中的氫氧根離子在陽極上放電生成氧氣，生成氣體的電極反應式為4OH--4e-=2H2O+O2↑，故答案為：4OH--4e-=2H2O+O2↑；

③在實驗ⅱ中，為驗證鐵絲電極的產物，取少量鐵絲附近棕色溶液于試管中，滴加2滴K3Fe(CN)6溶液，無明顯變化，說明沒有生成亞鐵離子；另取少量鐵絲附近棕色溶液檢驗發現溶液中有I2，可以使用淀粉溶液檢驗；對比實驗ⅰ、ⅱ、ⅲ可知，相同條件下，還原性I-強于Fe，先放電，故答案為：取少量鐵絲附近棕色溶液于試管中,滴加淀粉溶液,變為藍色,說明該溶液含有I2；相同條件下，還原性I-強于Fe，先放電；

(2)根據實驗現象可知，陽極鐵溶解生成了FeO42-，電極反應式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，故答案為：Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O；

(3)①實驗ⅵ中白色絮狀沉淀為氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵容易被氧化生成紅褐色的氫氧化鐵，反應的化學方程式為4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，故答案為：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3；

②根據實驗現象，陽極鐵溶解后生成亞鐵離子，溶液中溶解的氧氣將Fe2+氧化成了Fe3+，使溶液變黃，故答案為：溶液中溶解的氧氣將Fe2+氧化成了Fe3+；

(4)綜合上述實驗，當鐵為陽極時，影響電解過程中的陽極電極產物的因素有電極材料、電解電壓、電解液中陰離子的種類(還原性)及氫氧根濃度、溶解氧氣等，故答案為：電極材料、電解電壓、電解液中陰離子的種類(還原性)及氫氧根濃度、溶解氧氣等。