Question

【題目】為了探究原電池和電解池的工作原理，某研究性學習小組分別用下圖所示的裝置進行實驗。據圖回答問題。

I.用圖甲所示裝置進行第一組實驗時：

（1）在保證電極反應不變的情況下，不能替代Cu作電極的是_____ (填字母)。

A石墨 B． 鎂 C．銀 D．鉑

（2）實驗過程中，SO42-____(填“從左向右”“從右向左”或“不”)移動；濾紙上能觀察到的現象是________________。

II.該小組同學用圖乙所示裝置進行第二組實驗時發現，兩極均有氣體產生，且Y極處溶液逐漸變成紫紅色；停止實驗觀察到鐵電極明顯變細，電解液仍然澄清。查閱資料知，高鐵酸根(FeO42-)在溶液中呈紫紅色。請根據實驗現象及所查信息，回答下列問題：

（3）電解過程中，X極處溶液的OH-濃度____(填“增大”“減小”或“不變)。

（4）電解過程中，Y極發生的電極反應為___________________，_________________。

（5）電解進行一段時間后，若在Y電板(鐵電極)質量減小2.8g，在Y極收集到氣體為1.68 L 則X極收集到氣體__________L(均己折算為標準狀況時氣體體積)。

（6）K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電池反應總反應式為2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，該電池正極發生的電極反應式為_______________。

Answer 1

【答案】B 從右向左 濾紙上有藍色沉淀產生(答出“藍色沉淀”或“藍色斑點”即可) 增大 4OH--4e-=2H2O+O2↑ Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O 6.72 2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-

【解析】

I.（1）甲裝置中左側為原電池裝置，鋅作負極，銅作正極，由于需保證電極反應不變，故正極材料的活潑性不能大于Zn，因此不能用鎂代替銅；

（2）硫酸根離子向負極移動，移動方向為從右向左移動，M極作陽極，失去電子有銅離子生成，銅離子結合氫氧根離子生成氫氧化銅沉淀；

II.（3）X極作陰極，X極上發生反應：2H++2e-=H2↑，破壞了水的電離平衡，水繼續電離，最終導致溶液的c(OH-)增大；

（4）在電解過程中，Y極發生的電極反應為4OH-－4e-=2H2O+O2↑和Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O；

（5）根據整個電路中電子轉移數目相等進行計算；

（6）K2FeO4-Zn堿性電池中，Zn作負極，負極的電極反應式為3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2，總電池反應：2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2。用總反應式—負極電極式可得：該電池正極發生的電極反應式為：2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-。

I.（1）甲裝置是原電池，Zn作負極，Cu作正極。若要保證電極反應不變，則另一個電極的活動性只要比Zn弱即可。根據金屬活動性順序，Mg>Zn，不能是Mg，故答案為：B。

（2）根據同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，實驗過程中，SO42-會向正電荷較多的Zn電極方向移動。即從右向左移動。此時由于在陽極上發生反應Cu-2e-=Cu2+，產生的Cu2+在溶液中發生反應Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓，所以在濾紙上能觀察到的現象是有藍色沉淀產生，故答案為：從右向左，濾紙上有藍色沉淀產生(答出“藍色沉淀”或“藍色斑點”即可)。

II.（3）由圖可知：X為陰極。電解過程中，X極上發生反應：2H++2e-=H2↑，破壞了水的電離平衡，水繼續電離，最終導致溶液的c(OH-)增大，故答案為：增大。

（4）根據已知條件可知：在電解過程中，Y極發生的電極反應為4OH-－4e-=2H2O+O2↑和Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O，故答案為：4OH-－4e-=2H2O+O2↑，Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O。

（5）根據條件可知：n(O2)=1.68L÷22.4L/mol=0.075mol，在整個電路中電子轉移數目相等，2n(H2)=4×n(O2)+6×(2.8g÷56g/mol)=0.6mol，n(H2)=0.3mol，即V(H2)=0.3mol×22.4L/mol=6.72L，故答案為：6.72。

（6）K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池，Zn作負極，負極的電極反應式為3Zn-6e-+6OH-=3Zn(OH)2，K2FeO4在電池中作為正極材料，電池反應：2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2。用總反應式—負極電極式可得：該電池正極發生的電極反應式為：2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-，故答案為：2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-。