Question

某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。

Ⅰ.利用如图装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生。

(1)写出负极的电极反应式_______________。

(2)某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物作出假设：

假设1：铁参与反应，被氧化生成Fe^2＋

假设2：铁参与反应，被氧化生成Fe^3＋

假设3：____________。

(3)为了探究假设1、2，他采取如下操作：

①取0.01 mol·L^－1FeCl₃溶液2 mL于试管中，加入过量铁粉；

②取操作①试管的上层清液加入2滴K₃[Fe(CN)₆]溶液，生成蓝色沉淀；

③取少量正极附近溶液加入2滴K₃[Fe(CN)₆]溶液，未见蓝色沉淀生成；

④取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液，未见溶液变血红；

据②、③、④现象得出的结论是______________。

(4)该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀，请再举一例防护钢铁腐蚀的措施_________________。

Ⅱ.利用如图装置作电解50 mL 0.5 mol·L^－1的CuCl₂溶液实验。

实验记录：

A．阳极上有黄绿色气体产生，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色(提示：Cl₂氧化性大于IO₃^-)；

B．电解一段时间以后，阴极表面除有铜吸附外，还出现了少量气泡和浅蓝色固体。

(1)分析实验记录A中试纸颜色变化，用离子方程式解释：①________________；②___________。

(2)分析实验记录B中浅蓝色固体可能是____(写化学式)，试分析生成该物质的原因______。

Answer

Zn－2e－=Zn2＋ 铁参与反应，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋ 正极附近溶液不含Fe2＋和Fe3＋ 在钢铁表面刷一层油漆(其他合理答案均可) 2I－＋Cl2=I2＋2Cl－ 5Cl2＋I2＋6H2O=10Cl－＋2IO3—＋12H＋ Cu(OH)2 电解较长时间后，Cu2＋浓度下降，H＋开始放电，溶液pH增大，Cu2＋转化为Cu(OH)2沉淀

【解析】

Ⅰ. 该装置能自发进行氧化还原反应而形成原电池，活泼金属锌做负极，失电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，铁做正极，溶液中氢离子得电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H++2e-=H2↑；

Ⅱ.该装置为电解装置，电解时，氯离子在阳极失电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为2Cl——2e-=Cl2↑，铜离子在阴极上得电子发生还原反应生成铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu。

Ⅰ.（1）该装置能自发进行氧化还原反应而形成原电池，锌易失电子而作负极、铁作正极，负极上电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，故答案为：Zn-2e-=Zn2+；

（2）由题给假设可知，假设三为:铁参与反应，铁被氧化生成Fe2+、Fe3+。故答案为：铁参与反应，被氧化生成Fe2+、Fe3+；

(3) 亚铁离子和K3[Fe（CN）6]生成蓝色沉淀，铁离子和硫氰化钾溶液反应生成血红色溶液，据②、③、④现象知，正极附近溶液不含Fe2+、Fe3+，即铁不参与反应，故答案为：正极附近溶液不含Fe2+、Fe3+；

(4) 可以采用物理或化学方法防止金属被腐蚀，如：在钢铁表面刷一层油漆、镀铜等，故答案为：在钢铁表面刷一层油漆、镀铜（其他合理答案均可）；

Ⅱ. （1）由题意可知，氯气能氧化碘离子生成碘单质，碘能被氯气氧化生成碘酸，离子方程式分别为2I-+Cl2=I2+2Cl-、5Cl2+I2+6H2O=10Cl-+2IO3-+12H+，故答案为：2I-+Cl2=I2+2Cl-、5Cl2+I2+6H2O=10Cl-+2IO3-+12H+；

（2）阴极上电极反应式为：Cu 2++2e-=Cu，当铜离子放电完毕后，氢离子放电，2H++2e-=H2↑，致使该电极附近呈碱性，Cu 2++2OH-=Cu（OH）2↓，故答案为：Cu（OH）2；电解较长时间后，Cu2+浓度下降，H+开始放电，溶液pH增大，Cu2+转化为Cu（OH）2。