Question

【題目】某課外小組分別用如圖所示裝置對原電池和電解原理進行實驗探究。請回答：

I.用如圖所示裝置進行第一組實驗。

(1)N極發生反應的電極反應式為_________.

(2)實驗過程中，SO42-______(填“從左向右”、“從右向左”或“不”)移動；

II.用如圖所示裝置進行第二組實驗。實驗過程中，兩極均有氣體產生，Y極區溶液逐漸變成紫紅色；停止實驗，鐵電極明顯變細，電解液仍然澄清。查閱資料發現，高鐵酸根(FeO42-)在溶液中呈紫紅色。

(3)電解過程中，X極區溶液的pH______(填“增大”、“減小”或“不變”)

(4)電解過程中，Y極發生的電極反應為_____________和4OH-- 4e-＝ 2H2O + O2↑

(5)若在X極收集到672mL氣體，在Y極收集到168mL氣體(均已折算為標準狀況時氣體體積)，則Y電極(鐵電極)質量減少______g

(6)在堿性鋅電池中，用高鐵酸鉀作為正極材料，電池反應為：2K2FeO4+3Zn═Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2 該電池正極發生的反應的電極反應式為__________

Answer 1

【答案】2H++ 2e-＝ H2↑(或2H2O + 2e-＝ H2↑+ 2OH-) 從右向左 增大 Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O 0.28 2FeO42- + 6e- + 5H2O ＝ Fe2O3 + 10OH-

【解析】

I．(1)N電極連接原電池負極，所以是電解池陰極，陰極上氫離子得電子發生還原反應；

(2)原電池放電時，陰離子向負極移動；

Ⅱ．(3)該電解池中，陽極材料是活潑金屬，則電解池工作時，陽極上鐵失電子發生氧化反應，同時氫氧根離子失電子生成氧氣，陰極上氫離子得電子發生還原反應，氫離子放電生成氫氣，則陰極附近氫氧根離子濃度大于氫離子溶液，溶液呈堿性，pH增大；

(4)陽極上鐵失電子發生氧化反應；

(5)根據陰陽極上轉移電子數相等計算鐵反應的質量；

(6)正極發生還原反應，根據元素的化合價降低寫出電極反應。

I.．(1)N電極連接原電池負極，所以是電解池陰極，陰極上氫離子得電子發生還原反應，電極反應式為：2H++2e-═H2↑(或2H2O+2e-═H2↑+2OH-)；

(2)原電池放電時，陰離子向負極移動，所以硫酸根從右向左移動；

(3)電解過程中，陰極上氫離子放電生成氫氣，則陰極附近氫氧根離子濃度大于氫離子溶液，溶液呈堿性，溶液的pH增大；

(4)鐵是活潑金屬，電解池工作時，陽極上鐵失電子發生氧化反應，氫氧根離子失電子發生氧化反應，所以發生的電極反應式為：Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O和4OH--4e-═2H2O+O2↑；

(5)X電極上析出的是氫氣，Y電極上析出的是氧氣，且Y電極失電子進入溶液，設鐵質量減少為xg，根據轉移電子數相等得：生成氫氣得到電子的物質的量等于生成氧氣時轉移電子的物質的量與鐵失去電子的物質的量之和，×2＝×4+×6，解得：x=0.28；

(6)正極上高鐵酸根離子化合價降低，得電子發生還原反應，反應方程式為2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-。