Question

【題目】I.某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng): 2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O。設(shè)計(jì)如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1 mol·L－1，溶液的體積均為200 mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。

回答下列問題：

(1)此原電池的正極是石墨________(填“a”或“b”)，發(fā)生________反應(yīng)。

(2)電池工作時(shí)，鹽橋中的SO42－移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。

(3)兩燒杯中的電極反應(yīng)式分別為

甲_____________________；

乙____________________。

(4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?/span>1.5 mol·L－1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為________mol。

Ⅱ.次磷酸鈷(II)[Co(H2PO2)2]廣泛用于化學(xué)鍍鈷，以金屬鈷和次磷酸鈉為原料，采用四室電滲析槽電解法制備，原理如圖。

(5)A、B、C均為離子交換膜，其中為陽離子交換膜的是____________。

(6)陽極的電極反應(yīng)式為________________。

(7)電解一段時(shí)間后，陰極室溶液的pH______(填“增大”“減小”或“不變”)。

(8)用Co(H2PO2)2溶液化學(xué)鍍鈷是在強(qiáng)堿性條件下通過發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的同時(shí)會(huì)生成HPO32－，其離子方程式為__________。

Answer 1

【答案】a 還原 乙 MnO4－＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O 5Fe2＋－5e－=5Fe3＋ 0.5 A C Co－2e－=Co2+ 增大 Co2++ H2 PO2－+3OH－ =Co+ HPO32－+ 2H2O

【解析】

I. (1)根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知，KMnO4作氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)；

(2)電池工作時(shí)，SO42-向負(fù)極移動(dòng)；

(3)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnO4-＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O；乙燒杯中的電極反應(yīng)式為5Fe2＋－5e－=5Fe3＋；

(4)溶液中的MnSO4濃度由1 mol·L－1變?yōu)?/span>1.5 mol ·L－1，由于溶液的體積未變，則反應(yīng)過程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，根據(jù)得失電子守恒計(jì)算；

Ⅱ.(5)以金屬鈷和次磷酸鈉為原料，采用四室3個(gè)離子透過膜電滲析槽電解法制備次磷酸鈷[Co(H2PO2)2]，由圖可知，負(fù)極上Co失去電子生成Co2+，通過膜A進(jìn)入產(chǎn)品室，Na+通過膜C進(jìn)入陰極室；
(6)Co為陽極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Co-2e-=Co2+；
(7)陰極室NaOH溶液中H2O(或H+)得到電子生成H2，電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑(或2H++2e-=H2↑，促進(jìn)水的電離生成NaOH)；
(8)強(qiáng)堿性條件下，Co(H2PO2)2自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Co和HPO32-，據(jù)此寫反應(yīng)d離子方程式。

I. (1)根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知，KMnO4作氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，故石墨a是正極，故答案為：a；還原；

(2)電池工作時(shí)，SO42-向負(fù)極移動(dòng)，即向乙燒杯移動(dòng)，故答案為：乙；

(3)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnO4-＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O；乙燒杯中的電極反應(yīng)式為5Fe2＋－5e－=5Fe3＋，故答案為：MnO4－＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2O；5Fe2＋－5e－=5Fe3＋；

(4)溶液中的MnSO4濃度由1 mol·L－1變?yōu)?/span>1.5 mol ·L－1，由于溶液的體積未變，則反應(yīng)過程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5 mol·L－1×0.2 L＝0.1 mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.1 mol×5＝0.5 mol，故答案為：0.5；

Ⅱ.(5)以金屬鈷和次磷酸鈉為原料，采用四室3個(gè)離子透過膜電滲析槽電解法制備次磷酸鈷[Co(H2PO2)2]，由圖可知，負(fù)極上Co失去電子生成Co2+，通過膜A進(jìn)入產(chǎn)品室，Na+通過膜C進(jìn)入陰極室，故答案為：AC；
(6)Co為陽極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Co-2e-=Co2+，故答案為：Co-2e-=Co2+；
(7)陰極室NaOH溶液中H2O(或H+)得到電子生成H2，電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑(或2H++2e-=H2↑，促進(jìn)水的電離生成NaOH)，使溶液中c(OH-)增大，pH增大，故答案為：增大；
(8)強(qiáng)堿性條件下，Co(H2PO2)2自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Co和HPO32-，反應(yīng)d離子方程式為Co2++ H2 PO2－+3OH－ =Co+ HPO32－+ 2H2O，故答案為：Co2++ H2 PO2－+3OH－ =Co+ HPO32－+ 2H2O。