Question

铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：

（1）如图是自来水表的常见安装方式，发生腐蚀过程中，电流从___(填“接头流向水表”或“水表流向接头”)。

（2）某二次电池放电的电池反应为2Fe+O₂+2H₂O=2Fe(OH)₂。反应结束时，电池的负极的质量___(“减小”“不变”或“增加”)，该电池的正极反应式为___。

（3）有如图装置：

①图1中，用惰性电极电解过程中的实验数据如图，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中图1装置中产生气体的总体积(标准状况)。电解过程中转移n(e^-)=0.4mol，b电极的实验现象为___；Q点时，a电极收集到的气体体积为___。

②图2中，装置通电后，溶液仍然保持澄清，铁电极附近呈紫红色(已知FeO₄^2-在水溶液中呈紫红色)，Fe电极上发生的电极反应式为___。

Answer

水表流向接头 增加 O2+4e-+2H2O=4OH- 先有红色物质析出，后有气泡产生 2.24L Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O

【解析】

(1)铁、铜、水溶液构成原电池，铁较活泼，失去电子，作负极，Cu作正极，电流方向由正极流向负极；

(3)①根据图示，同样是转移0.2mol电子，生成的气体体积不同，说明电极反应不同，开始是电解CuSO4和水，之后只有电解水。

(1)铁、铜、水溶液构成原电池，铁较活泼，失去电子，作负极，Cu作正极，电流方向由正极流向负极，电流方向为；水表流向接头；

(2)根据电池反应的，Fe失去电子化合价升高，作负极，转化为Fe(OH)2，则负极的质量增加；根据电池反应的产物Fe(OH)2，说明电解质溶液是中性或者碱性，O2在正极得到电子，与反应生成OH－，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-；

(3)①根据图示，OP阶段转移0.2mol电子，生成1.12L气体，而PQ阶段，转移0.2mol电子，生成3.36L气体，转移相同的电子，但是气体体积不同，说明两个阶段的电极反应不同。OP段，与电源正极相连的a电极，溶液中的OH－放电，电极方程式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，转移了0.2mol电子，收集到1.12LO2；阴极，Cu2＋放电，Cu2＋＋2e－=Cu。PQ段，a电极上，依然是OH－放电，而b电极上，是H＋放电，电极方程式为2H＋＋2e－=H2↑，同样转移0.2mol电子，a电极上生成1.12LO2，而b电极上生成2.24LH2。电解过程中转移n(e-)=0.4mol，b电极上开始有铜生成，后有气体生成，实验现象为先有红色物质析出，后有气泡产生；a电极上总产生O2的体积为2.24L；

②图2中，装置通电后，溶液仍然保持澄清，铁电极生成FeO42-，Fe电极上发生的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O。