Question

某課外小組分別用下圖所示裝置對(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裝置進(jìn)行第一組實(shí)驗(yàn)．
（1）N極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，SO₄^2-

 

（填“從左向右”、“從右向左”或“不”）移動(dòng)；
Ⅱ．用圖2裝置進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)過(guò)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．
（3）電解過(guò)程中，X極區(qū)溶液的pH

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）電解過(guò)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

 

 g．
（5）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

 

．
（6）Ag₂O₂是銀鋅堿性電池的正極活性物質(zhì)，其電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電池放電時(shí)正極的Ag₂O₂轉(zhuǎn)化為
Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K₂Zn（OH）₄，寫(xiě)出該電池反應(yīng)方程式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,原電池和電解池的工作原理

專(zhuān)題：電化學(xué)專(zhuān)題

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姷姆墙饘伲琈是陽(yáng)極，N是陰極，電解池中陰極上陽(yáng)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)；
（1）N電極是電解池的陰極氫離子得到電子生成氫氣；
（2）原電池中陰離子移向負(fù)極；
Ⅱ該電解池中，陽(yáng)極材料是活潑金屬，則電解池工作時(shí)，陽(yáng)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(yáng)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)；
（3）電解過(guò)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；
（4）依據(jù)電子守恒和電極反應(yīng)計(jì)算；
（5）電池反應(yīng)中正極反應(yīng)是得到電子發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)，結(jié)合電解質(zhì)溶液是堿性溶液，用氫氧根離子配平電極反應(yīng)；
（6）電池放電時(shí)正極的Ag₂O₂ 轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K₂Zn（OH）₄，反應(yīng)還應(yīng)有KOH參加．

解答： 解：（1）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^-）；
（2）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)，故答案為：從右向左；
（3）電解過(guò)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；
（4）X電極上析出的是氫氣，Y電極上析出的是氧氣，且Y電極失電子進(jìn)入溶液，設(shè)鐵質(zhì)量減少為xg，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等得

0.672L

22.4L/mol

×2=

0.168L

22.4L/mol

×4+

xg

56g/mol

×6，x=0.28，故答案為：0.28；
（5）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^-；
（6）電池放電時(shí)正極的Ag₂O₂ 轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K₂Zn（OH）₄，反應(yīng)還應(yīng)有KOH參加，反應(yīng)的方程式為Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O=2K₂Zn（OH）₄+2Ag，
故答案為：Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O=2K₂Zn（OH）₄+2Ag．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理，注意：電解池中如果活潑金屬作陽(yáng)極，則電解池工作時(shí)陽(yáng)極材料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，題目難度中等．