Question

16．某課外活動小組設(shè)計了如圖所示的裝置，調(diào)節(jié)滑動變阻器，控制電流強度適中的情況下用其進行緩慢電解NaCl溶液及相關(guān)實驗（此時，止水夾a處于打開狀態(tài)，止水夾b處于關(guān)閉狀態(tài)）．實驗過程中看到了令人很高興的現(xiàn)象（陽離子交換膜只允許陽離子和水通過）．

請幫助他們分析并回答下列問題：
（1）寫出B裝置中的電極反應(yīng)：
陰極：2H₂O+2e-═H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-═H₂↑）；陽極：Fe-2e^-═Fe²⁺．
（2）先后觀察到A裝置中的現(xiàn)象是：
①燒杯A中導(dǎo)管產(chǎn)生氣泡數(shù)秒后溶液變紅，A燒杯中的水倒吸并產(chǎn)生紅色噴泉；
②燒瓶中液面上升到高于左側(cè)導(dǎo)管一定程度后又逐漸下落至與導(dǎo)管相平，燒杯A中導(dǎo)管又有氣泡冒出．
（3）當(dāng)觀察到A裝置中的現(xiàn)象后，他們關(guān)閉止水夾a，打開止水夾b．再觀察C裝置（此溶液經(jīng)過煮沸，且上層有油膜），若無現(xiàn)象，請說明理由；若有現(xiàn)象，請寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式（是離子反應(yīng)的寫離子方程式）：Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂↓；片刻后再向燒杯C中吹大量空氣，則C中的現(xiàn)象是白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色．

Answer 1

分析 （1）用Fe作陽極、Pt作陰極電解飽和食鹽水時，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）①生成的氫氣通過導(dǎo)管進入A中燒瓶，燒瓶內(nèi)壓強增大，打開止水夾a，氨氣進入A中燒杯，燒瓶內(nèi)壓強急劇減小，水進入燒瓶中；
②燒瓶中液面上升，當(dāng)高于左側(cè)導(dǎo)管時，因為壓強增大會導(dǎo)致液面下降；
（3）關(guān)閉a打開b時，左側(cè)生成的氫氣導(dǎo)致U型管內(nèi)液面左低右高，生成的亞鐵離子進入C中生成氫氧化亞鐵沉淀；氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，易被氧氣氧化生成紅褐色氫氧化鐵沉淀．

解答 解：（1）用Fe作陽極、Pt作陰極電解飽和食鹽水時，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以陰極、陽極反應(yīng)式分別為，
故答案為：2H₂O+2e-═H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-═H₂↑）；Fe-2e^-═Fe²⁺；
（2）①生成的氫氣通過導(dǎo)管進入A中燒瓶，燒瓶內(nèi)壓強增大，打開止水夾a，氨氣進入A中燒杯，燒瓶內(nèi)壓強急劇減小，水進入燒瓶中，無色酚酞試液遇堿變紅色，所以看到的現(xiàn)象是A燒杯中水倒吸產(chǎn)生紅色噴泉，
故答案為：A燒杯中的水倒吸并產(chǎn)生紅色噴泉；
②燒瓶中液面上升，當(dāng)高于左側(cè)導(dǎo)管時，因為壓強增大會導(dǎo)致液面下降，最終與導(dǎo)管相平，
故答案為：上升到高于左側(cè)導(dǎo)管一定程度后又逐漸下落至與導(dǎo)管相平；
（3）關(guān)閉a打開b時，左側(cè)生成的氫氣導(dǎo)致U型管內(nèi)液面左低右高，生成的亞鐵離子進入C中生成氫氧化亞鐵沉淀，離子方程式為Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂↓；氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，易被氧氣氧化生成紅褐色氫氧化鐵沉淀，所以C中現(xiàn)象為白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，
故答案為：Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂↓；白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色．

點評 本題考查電解原理，為高頻考點，涉及電解、噴泉實驗、氫氧化亞鐵的制備及其性質(zhì)等知識點，明確各個電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，注意：較活潑金屬作陽極時，陽極上金屬失電子而不是電解質(zhì)溶液中陰離子失電子，為易錯點．