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：___。

Ⅱ.用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，观察到与第一组实验不同的现象：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。查阅资料得知，高铁酸根离子（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极发生的电极反应之一为Fe﹣6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，若在X极收集到784mL气体，在Y极收集到112mL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，电池反应为2K₂FeO₄+3Zn=Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂，该电池正极发生的反应的电极反应式为___。

Answer

A 2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-) 从右向左 滤纸上有红褐色斑点 增大 0.56 2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-

【解析】

Ⅰ.图1中左边为原电池，由于Zn比Cu活泼，则Zn为负极，Cu为正极，M为阳极，N为阴极；

（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，铝是比锌活泼的金属，所以不能代替铜，故选 。

（2） 电极连接原电池负极，所以是电解池阴极，阴极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：（或）。

（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。

Ⅱ.图2中Y（Fe）为阳极，X（C）为阴极；

（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 增大。

（5） 电极上析出的是氢气， 电极上析出的是氯气，且 电极失电子进入溶液，设铁质量减少为 ，根据转移电子数相等得 ，解得。

（6）正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为 。