Question

20．某課外小組分別用如圖所示裝置對(duì)原電池和電解原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．

請(qǐng)回答：
I．用圖1所示裝置進(jìn)行第一組實(shí)驗(yàn)．
（1）在保證電極反應(yīng)不變的情況下，不能替代Cu做電極的是A（填字母序號(hào)）．
A．鋁     B．石墨     C．銀    D．鉑
（2）N極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑（或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-）．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，SO₄^2-從右向左（填“從左向右”、“從右向左”或“不”）移動(dòng)；濾紙上能觀察到的現(xiàn)象有濾紙上有紅褐色斑點(diǎn)產(chǎn)生．
II．用圖2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（FeO₄^2-）在溶液中呈紫紅色．
（4）電解過程中，X極區(qū)溶液的pH增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（5）電解過程中，Y極發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O 和4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，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4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑ 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2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-．

Answer 1

分析 Ⅰ圖1中，左邊裝置是原電池，較活潑的金屬鋅作負(fù)極，較不活潑的金屬銅作正極，如果要找電極材料代替銅，所找材料必須是不如鋅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘�，M是陽極，N是陰極，電解池中陰極上陽離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，原電池放電時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；
Ⅱ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)，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，在堿性鋅電池中，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：（1）在保證電極反應(yīng)不變的情況下，仍然是鋅作負(fù)極，則正極材料必須是不如鋅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘�，鋁是比鋅活潑的金屬，所以不能代替銅，
故答案為：A；
（2）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^-），
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑（或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-）；
（3）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)，電解池中，陰極上氫離子得電子生成氫氣，陽極上鐵失電子生成亞鐵離子，亞鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵被氧氣氧化生成氫氧化鐵，所以濾紙上有紅褐色斑點(diǎn)產(chǎn)生，
故答案為：從右向左； 濾紙上有紅褐色斑點(diǎn)產(chǎn)生；
（4）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，故答案為：增大；
（5）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^-═FeO₄^2-+4H₂O和4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（6）正極上高鐵酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)方程式為2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-，故答案為：2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，注意電解池中如果活潑金屬作陽極，則電解池工作時(shí)陽極材料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為易錯(cuò)點(diǎn)，難度中等．