Question

某课外小组分别用如图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。

请回答：

Ⅰ．用如图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，能替代Cu做电极的是_________(填字母序号)．

A．铝   B．石墨     C．镁    D．铂

（2）M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_________，写出产生此现象的反应方程式：_________；

Ⅱ．用如图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672mL气体，在Y极收集到168mL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， 电池总反应为：2K₂FeO₄+3Zn═Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂  该电池正极的电极反应式为_________。

Answer

（1）BD；（2）Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2；

（3）从右向左； 滤纸上有红褐色斑点产生；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

（4）增大；（5）0.28

（6）2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-

【解析】

试题分析：（1）在保证电极反应不变的情况下，仍然是锌作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属，铝、镁是比锌活泼的金属，所以不能代替铜，故答案为：BD；

（2）M电极连接原电池正极，所以是电解池阳极，阳极材料是活性电极，铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，故答案为：Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2；

（3）原电池放电时，阴离子向负极移动，所以硫酸根从右向左移动，电解池中，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁，所以滤纸上有红褐色斑点产生，反应的活性方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故答案为：从右向左； 滤纸上有红褐色斑点产生；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；

（4）电解过程中，阴极上氢离子放电生成氢气，则阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子溶液，溶液呈碱性，溶液的pH增大，故答案为：增大；

（5）X电极上析出的是氢气，Y电极上析出的是氧气，且Y电极失电子进入溶液，设铁质量减少为xg，根据转移电子数相等得×2=×4+×6，解得x=0．28g，故答案为：0.28；

（6）正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，反应方程式为2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-，故答案为：2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-。

考点：考查了原电池和电解池的工作原理的相关知识。