Question

某課外小組分別用下圖所示裝置對原電池和電解池原理進行實驗探究。
                     
圖1                                                                             圖2
請回答:
Ⅰ.用圖1所示裝置進行第一組實驗。
(1)在保證電極反應不變的情況下,不能替代Cu作電極的是　　　(填序號)。 

A．鋁

B．石墨

C．銀

D．鉑

(2)N極發生反應的電極反應為　                 。 
(3)實驗過程中,　　　　　　(填“從左向右”“從右向左”或“不”)移動;濾紙上能觀察到的現象有　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
Ⅱ.用圖2所示裝置進行第二組實驗。實驗過程中,兩極均有氣體產生,Y極區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。查閱資料發現,高鐵酸根()在溶液中呈紫紅色。
(4)電解過程中,X極區溶液的pH　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。 
(5)電解過程中,Y極發生的電極反應為Fe-6e^-+8OH^-+4H₂O和　　　　                　　。 
(6)若在X極收集到672 mL氣體,在Y極收集到168 mL氣體(均已折算為標準狀況下的氣體體積),則Y電極(鐵電極)質量減少　　　　　 g。 
(7)在堿性鋅電池中,用高鐵酸鉀作為正極材料,電池反應為:
2K₂FeO₄+3ZnFe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂
該電池正極發生的反應的電極反應為　　　　　　　　　　　　　　　　　。

Answer 1

(1)A　(2)2H⁺+2e^-H₂↑(或2H₂O+2e^-H₂↑+2OH^-)
(3)從右向左　濾紙上M極附近有紅褐色斑點產生(答出“紅褐色斑點”或“紅褐色沉淀”即可)
(4)增大　(5)4OH^--4e^-2H₂O+O₂↑
(6)0.28　(7)2+6e^-+5H₂OFe₂O₃+10OH^-

解析(1)鋁與CuSO₄溶液反應,且比Zn活潑;(2)N極為陰極,發生得電子反應,溶液中只有H⁺得電子;(3)向負極(左)移動,濾紙上陰極有OH^-生成、陽極有Fe²⁺生成,兩離子生成白色Fe(OH)₂沉淀,迅速變為灰綠色,最后變為紅褐色;(4)X極是陰極,H⁺得電子,所以pH增大;(5)兩極均有氣體產生,可知陽極生成的氣體只能是氧氣;(6)X極收集n(H₂)="0.03" mol,得0.06 mol電子,Y極收集n(O₂)="0.007" 5 mol,OH^-失去0.03 mol電子,所以參加反應的n(Fe)=="0.005" mol;(7)第一步,標化合價看化合價變化:鐵的化合價降低3價;第二步,依據得失電子寫2+6e^-Fe₂O₃;第三步,依據電荷守恒,結合電解質溶液顯堿性配平得電極反應:2+6e^-+5H₂OFe₂O₃+10OH^-。