Question

（14分）某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。

请回答：

I．用图1所示装置进行第一组实验。

（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu做电极的是       （填字母序号）。

   A．铝     B．石墨     C．银    D．铂

（2）N极发生反应的电极反应式为                                   。

（3）实验过程中，SO₄^2-                   （填“从左向右”、“从右向左”或“不”）移动；滤纸上能观察到的现象有                                   。

II．用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO₄^2-）在溶液中呈紫红色。

（4）电解过程中，X极区溶液的pH             （填“增大” 、“减小”或“不变”）。

（5）电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe - 6e^- + 8OH^- ＝FeO₄^2- + 4H₂O 和

4OH^- - 4e^- ＝ 2H₂O + O₂↑ ， 若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少            g。

（6）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为：

2K₂FeO₄ + 3Zn ＝Fe₂O₃ +ZnO +2K₂ZnO₂

 该电池正极发生的反应的电极反应式为                                  。

Answer

（14分）  （1）A （2分）

（2）2H+ + 2e- ＝ H2↑（或2H2O + 2e- ＝ H2↑+ 2OH-）（2分）

（3）从右向左（2分）

滤纸上有红褐色斑点产生（答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可给分）（2分）

（4）增大 （2分）

（5）0.28 （2分）

（6）2FeO42- + 6e- + 5H2O ＝ Fe2O3 + 10OH- （2分）

【解析】I．（1）图1是原电池，其中锌的活泼性强于铜的，所以锌是负极，铜是正极。因此在不改变电极反应的情况下，正极的材料的金属性不能强于锌，所以金属铝是不能的，答案选A。

（2）N电极和电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电，生成氢气，电极反应式是2H+ + 2e- ＝ H2↑。

（3）由于原电池中正极铜离子得到电子，负极锌失去电子，所以根据溶液的电中性可知，阴离子SO42-应该从从右向左移动；由于阳极铁失去电子，生成亚铁离子。而阴极氢离子放电，使溶液显碱性，从而生成氢氧化亚铁沉淀。氢氧化亚铁不稳定，极易钡氧化生成红褐色氢氧化铁沉淀，所以滤纸上能观察到的现象滤纸上有红褐色斑点产生。

II．（4）X电极和电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电，生成氢气。从而破坏阴极周围水的电离平衡，所以X电极周围溶液显碱性。

（5）X电极氢气的物质的量是0.03mol，转移电子是0.06mol。Y电极生成的氧气的物质的量是0.0075mol，转移电子的物质的量是0.03mol，所以根据电子的得失守恒可知，铁失去的电子的物质的量是0.03mol，则根据电极反应式可知，消耗铁是0.005mol，质量是0.28g。

（6）原电池中正极得到电子，所以根据总的反应式可知，正极电极反应式是2FeO42- + 6e- + 5H2O ＝ Fe2O3 + 10OH- 。