Question

某化學(xué)興趣小組對電化學(xué)問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究．
Ⅰ．利用如圖1裝置探究金屬的防護(hù)措施，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是鋅電極不斷溶解，鐵電極表面有氣泡產(chǎn)生．
（1）寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式

 

．
（2）某學(xué)生認(rèn)為，鐵電極可能參與反應(yīng)，并對產(chǎn)物作出假設(shè)：
假設(shè)1：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe²⁺；
假設(shè)2：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe³⁺；
假設(shè)3：

 

．
（3）為了探究假設(shè)1、2，他采取如下操作：
①取0.01mol/L FeCl₃溶液2mL于試管中，加入過量鐵粉；
②取操作①試管的上層清夜加入2滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，生成藍(lán)色沉淀；
③取少量正極附近溶液加入2滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，未見藍(lán)色沉淀生成；
④取少量正極附近溶液加入2滴KSCN溶液，未見溶液變紅；
據(jù)②、③、④現(xiàn)象得出的結(jié)論是

 

．
（4）該實(shí)驗(yàn)原理可應(yīng)用于防護(hù)鋼鐵腐蝕，請再舉一例防護(hù)鋼鐵腐蝕的措施

 

．
Ⅱ．利用圖2裝置作電解50mL 0.5mol/L的CuCl₂溶液實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)記錄：
A．陽極上有黃綠色氣體產(chǎn)生，該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀試紙先變藍(lán)后褪色；
B．電解一段時間以后，陰極表面除有銅吸附外，還出現(xiàn)了少量氣泡和淺藍(lán)色固體．
（1）分析實(shí)驗(yàn)記錄A中試紙顏色變化，用離子方程式解釋：
①

 

；
②

 

．
（2）分析實(shí)驗(yàn)記錄B中淺藍(lán)色固體可能是

 

（寫化學(xué)式），試分析生成該物質(zhì)的原因

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究原電池及其工作原理,電解原理

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計題,電化學(xué)專題

分析：I．（1）該裝置能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)而形成原電池，鋅易失電子而作負(fù)極、鐵作正極；
（2）鐵參與反應(yīng)，被氧化生成亞鐵離子和鐵離子；
（3）亞鐵離子和K₃[Fe（CN）₆]生成藍(lán)色沉淀，鐵離子和硫氰化鉀溶液反應(yīng)生成血紅色溶液；
（4）可以采用物理或化學(xué)方法防止金屬被腐蝕；
II．（1）氯氣能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，碘能被氯氣氧化生成碘酸；
（2）陰極上銅離子濃度下降，氫離子放電同時溶液中還生成氫氧根離子，氫氧根離子和銅離子生成藍(lán)色沉淀．

解答： 解：I．（1）該裝置能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)而形成原電池，鋅易失電子而作負(fù)極、鐵作正極，負(fù)極上電極反應(yīng)式為Zn-2e^-=Zn²⁺，
故答案為：Zn-2e^-=Zn²⁺；
（2）鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe²⁺、Fe³⁺，故答案為：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe²⁺、Fe³⁺；
（3）亞鐵離子和K₃[Fe（CN）₆]生成藍(lán)色沉淀，鐵離子和硫氰化鉀溶液反應(yīng)生成血紅色溶液，據(jù)②、③、④現(xiàn)象知，正極附近溶液不含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺，即鐵不參與反應(yīng)，
故答案為：正極附近溶液不含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺；
（4）可以采用物理或化學(xué)方法防止金屬被腐蝕，如：在鋼鐵表面刷一層油漆、鍍銅等，
故答案為：在鋼鐵表面刷一層油漆、鍍銅；
II．（1）氯氣能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，碘能被氯氣氧化生成碘酸，離子方程式分別為：2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-、5Cl₂+I₂+6H₂O=10Cl^-+2IO₃^-+12H⁺，
故答案為：2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-；5Cl₂+I₂+6H₂O=10Cl^-+2IO₃^-+12H⁺；
（2）陰極上電極反應(yīng)式為：Cu ²⁺+2e^-=Cu，當(dāng)銅離子放電完畢后，氫離子放電，2H⁺+2e^-=H₂↑，致使該電極附近呈堿性，Cu ²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂↓，
故答案為：Cu（OH）₂；電解較長時間后，銅離子濃度下降，氫離子開始放電，溶液的pH增大，銅離子轉(zhuǎn)化為氫氧化銅沉淀．

點(diǎn)評：本題以原電池原理為載體考查了鐵的探究實(shí)驗(yàn)，根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象確定正負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)，知道亞鐵離子、銅離子的檢驗(yàn)方法、氯氣不僅能氧化碘離子還能氧化碘單質(zhì)，難度中等．