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．用圖 1 所示裝置進行第一組實驗。

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

A 鋁 B 石墨 C 銀 D 鉑

（2）N 極發生反應的電極反應式為__。

Ⅱ．用圖 2 所示裝置進行第二組實驗。實驗過程中，觀察到與第一組實驗不同的現象：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。 查閱資料得知，高鐵酸根離子（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 極發生的電極反應之一為 Fe﹣6e﹣+8OH﹣= FeO42-+4H2O 若在 X 極收集到672 mL 氣體，在 Y 極收集到 168 mL 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。

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

Answer 1

【答案】A 2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣) 增大 0.28 FeO42-+6e﹣+5H2O=Fe2O3+10OH﹣

【解析】

Ⅰ圖1中，左邊裝置是原電池，較活潑的金屬鋅作負極，較不活潑的金屬銅作正極，如果要找電極材料代替銅，所找材料必須是不如鋅活潑的金屬或導電的非金屬，M是陽極，N是陰極，電解池中陰極上陽離子得電子發生還原反應，原電池放電時，陰離子向負極移動；

Ⅱ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，根據陰陽極上轉移電子數相等計算鐵反應的質量，在堿性鋅電池中，正極上得電子發生還原反應。

（1）在保證電極反應不變的情況下，仍然是鋅作負極，則正極材料必須是不如鋅活潑的金屬或導電的非金屬，鋁是比鋅活潑的金屬，所以不能代替銅，故選A；

（2）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﹣)；

（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，故答案為增大；

（4）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，x=0.28，即鐵質量減少0.28g；

（5）正極上高鐵酸根離子得電子發生還原反應，反應方程式為FeO42-+6e﹣+5H2O=Fe2O3+10OH﹣。