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，电极a的质量__________(填“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）铁比铜活泼，所以在发生腐蚀过程中，铁做负极，铜做正极，所以电流由水表流向接头；

（2）电极a为铁，放电过程中铁被氧化生成Fe2+与氢氧根反应生成Fe(OH)2沉淀附着在a电极上，所以反应结束后电极a质量增加；电极a发生氧化反应为负极，则电极b发生还原反应为正极，该过程中氧气在正极得电子被还原，方程式为O2+4e- +2H2O =4OH-；

（3）①电解过程中，b与电源负极相连，为电解池的阴极；电解硫酸铜溶液时阴极先发生Cu2++2e-=Cu，铜离子完全反应后发生2H++2e-=H2↑，据图可知气体的体积不是线性变化，说明反应过程中有氢气生成，所以现象为先有红色物质析出，后有气泡产生；a电极与电源正极相连，为电解池阳极，始终发生4OH--4e-=2H2O+ O2↑，Q点转移电子为0.4mol，根据电极方程式可知生成0.1mol氧气，标准状况下体积为2.24L；

②装置通电后，溶液仍然保持澄清，铁电极附近呈紫红色，说明无Fe2+或Fe3+生成，铁元素被氧化为FeO42-，则根据电子守恒可知电解过程中，Fe极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O。