Question

为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用下图所示的装置进行实验。据图回答问题。

 

I．用图甲所示装置进行第一组实验时：

（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是         （填序号）。

A．石墨        B．镁         C．银          D．铂

（2）实验过程中，SO₄²⁻      （填“从左向右”“从右向左”或“不”）移动；滤纸上能观察到的现象          。

II．该小组同学用图乙所示装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y极溶液逐渐变成紫红色：停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料知，高铁酸根（FeO₄^2-）在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息，回答下列问题：

（3）电解过程中，X极溶液的pH         （填“增大”“减小”或“不变”）

（4）电解过程中，Y极发生的电极反应为4OH⁻－4e⁻=2H₂O+O₂↑和                。

（5）电解进行一段时间后，若在X极收集到672mL气体，Y电极（铁电极）质量减小0．28g，则在Y极收集到气体为        mL（均已折算为标准状况时气体体积）。

（6）K₂FeO₄—Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电池反应为：

2K₂FeO₄+3Zn=Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂，该电池正极发生的电极反应式为              。

Answer

（1）B （2）从右向左； 滤纸上有蓝色沉淀产生 （3）增大  （4）Fe − 6e−+ 8OH−=FeO42− + 4H2O

（5）168  （6）2FeO42− + 6e− + 5H2O=Fe2O3 + 10OH−

【解析】

试题分析：（1）甲装置是原电池，Zn作负极，Cu作正极。若要保证电极反应不变，则另一个电极的活动性只要比Zn弱即可。根据金属活动性顺序，Mg>Zn，不能是Mg。（2）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，实验过程中，SO42−会向正电荷较多的Zn电极方向移动。即从右向左移动。此时由于在阳极上发生反应Cu-2e-=Cu2+，产生的Cu2+在溶液中发生反应Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓．所以在滤纸上能观察到的现象是有蓝色沉淀产生。（3）由图可知：X为阴极。电解过程中，X极上发生：2H++2e-=H2↑，破坏了水的电离平衡，水继续电离。最终导致溶液的C(OH-)增大，所以溶液的pH增大。（4）根据已知条件可知：在电解过程中，Y极发生的电极反应为4OH−－4e−=2H2O+O2↑和Fe − 6e−+ 8OH−=FeO42− + 4H2O（5）n(H2)=0．672L÷22．4L/mol=0．03mol．n(e-)=0．06mol．在整个电路中电子转移数目相等。4×n(O2)+6×(0．28g÷56g/mol)= 0．06mol。解得n(O2)=0．0075mol．所以V(O2)= 0．0075mol×22．4L/mol= 0．168L =168ml． （6）K2FeO4—Zn也可以组成碱性电池，Zn作负极，负极的电极反应式为3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2。K2FeO4在电池中作为正极材料，其电池反应为：2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2．用总反应式—负极电极式可得：该电池正极发生的电极反应式为2FeO42− + 6e− + 5H2O=Fe2O3 + 10OH−

考点：考查原电池、电解池的电极反应、离子移动的方向及有关的计算的知识。