Question

某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探究。

             

图1                                                                                         图2

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作电极的是　　　(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为　。 

(3)实验过程中,S　　　　　　(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(Fe)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^-Fe+4H₂O和　　　　　　。 

(6)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下的气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少　　　　　 g。 

(7)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为:

2K₂FeO₄+3ZnFe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂

该电池正极发生的反应的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

Answer

(1)A (2)2H++2e-H2↑(或2H2O+2e-H2↑+2OH-)

(3)从右向左 滤纸上M极附近有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可)

(4)增大 (5)4OH--4e-2H2O+O2↑

(6)0.28 (7)2Fe+6e-+5H2OFe2O3+10OH-

【解析】(1)铝与CuSO4溶液反应,且比Zn活泼;(2)N极为阴极,发生得电子反应,溶液中只有H+得电子;(3)S向负极(左)移动,滤纸上阴极有OH-生成、阳极有Fe2+生成,两离子生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色;(4)X极是阴极,H+得电子,所以pH增大;(5)两极均有气体产生,可知阳极生成的气体只能是氧气;(6)X极收集n(H2)=0.03 mol,得0.06 mol电子,Y极收集n(O2)=0.007 5 mol,OH-失去0.03 mol电子,所以参加反应的n(Fe)==0.005 mol;(7)第一步,标化合价看化合价变化:铁的化合价降低3价;第二步,依据得失电子写2Fe+6e-Fe2O3;第三步,依据电荷守恒,结合电解质溶液显碱性配平得电极反应:2Fe+6e-+5H2OFe2O3+10OH-