Question

【題目】某化學(xué)興趣小組對(duì)電化學(xué)問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。

Ⅰ.利用如圖裝置探究金屬的防護(hù)措施，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是鋅電極不斷溶解，鐵電極表面有氣泡產(chǎn)生。

(1)寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式_______________。

(2)某學(xué)生認(rèn)為，鐵電極可能參與反應(yīng)，并對(duì)產(chǎn)物作出假設(shè)：

假設(shè)1：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe2＋

假設(shè)2：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe3＋

假設(shè)3：____________。

(3)為了探究假設(shè)1、2，他采取如下操作：

①取0.01 mol·L－1FeCl3溶液2 mL于試管中，加入過量鐵粉；

②取操作①試管的上層清液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍(lán)色沉淀；

③取少量正極附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，未見藍(lán)色沉淀生成；

④取少量正極附近溶液加入2滴KSCN溶液，未見溶液變血紅；

據(jù)②、③、④現(xiàn)象得出的結(jié)論是______________。

(4)該實(shí)驗(yàn)原理可應(yīng)用于防護(hù)鋼鐵腐蝕，請(qǐng)?jiān)倥e一例防護(hù)鋼鐵腐蝕的措施_________________。

Ⅱ.利用如圖裝置作電解50 mL 0.5 mol·L－1的CuCl2溶液實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)記錄：

A．陽極上有黃綠色氣體產(chǎn)生，該氣體使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙先變藍(lán)后褪色(提示：Cl2氧化性大于IO3-)；

B．電解一段時(shí)間以后，陰極表面除有銅吸附外，還出現(xiàn)了少量氣泡和淺藍(lán)色固體。

(1)分析實(shí)驗(yàn)記錄A中試紙顏色變化，用離子方程式解釋：①________________；②___________。

(2)分析實(shí)驗(yàn)記錄B中淺藍(lán)色固體可能是____(寫化學(xué)式)，試分析生成該物質(zhì)的原因______。

Answer 1

【答案】Zn－2e－=Zn2＋ 鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋ 正極附近溶液不含F(xiàn)e2＋和Fe3＋ 在鋼鐵表面刷一層油漆(其他合理答案均可) 2I－＋Cl2=I2＋2Cl－ 5Cl2＋I(xiàn)2＋6H2O=10Cl－＋2IO3—＋12H＋ Cu(OH)2 電解較長(zhǎng)時(shí)間后，Cu2＋濃度下降，H＋開始放電，溶液pH增大，Cu2＋轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2沉淀

【解析】

Ⅰ. 該裝置能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)而形成原電池，活潑金屬鋅做負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子，電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+，鐵做正極，溶液中氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑；

Ⅱ.該裝置為電解裝置，電解時(shí)，氯離子在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，電極反應(yīng)式為2Cl——2e-=Cl2↑，銅離子在陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu。

Ⅰ.（1）該裝置能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)而形成原電池，鋅易失電子而作負(fù)極、鐵作正極，負(fù)極上電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+，故答案為：Zn-2e-=Zn2+；

（2）由題給假設(shè)可知，假設(shè)三為:鐵參與反應(yīng)，鐵被氧化生成Fe2+、Fe3+。故答案為：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe2+、Fe3+；

(3) 亞鐵離子和K3[Fe（CN）6]生成藍(lán)色沉淀，鐵離子和硫氰化鉀溶液反應(yīng)生成血紅色溶液，據(jù)②、③、④現(xiàn)象知，正極附近溶液不含Fe2+、Fe3+，即鐵不參與反應(yīng)，故答案為：正極附近溶液不含Fe2+、Fe3+；

(4) 可以采用物理或化學(xué)方法防止金屬被腐蝕，如：在鋼鐵表面刷一層油漆、鍍銅等，故答案為：在鋼鐵表面刷一層油漆、鍍銅（其他合理答案均可）；

Ⅱ. （1）由題意可知，氯氣能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，碘能被氯氣氧化生成碘酸，離子方程式分別為2I-+Cl2=I2+2Cl-、5Cl2+I2+6H2O=10Cl-+2IO3-+12H+，故答案為：2I-+Cl2=I2+2Cl-、5Cl2+I2+6H2O=10Cl-+2IO3-+12H+；

（2）陰極上電極反應(yīng)式為：Cu 2++2e-=Cu，當(dāng)銅離子放電完畢后，氫離子放電，2H++2e-=H2↑，致使該電極附近呈堿性，Cu 2++2OH-=Cu（OH）2↓，故答案為：Cu（OH）2；電解較長(zhǎng)時(shí)間后，Cu2+濃度下降，H+開始放電，溶液pH增大，Cu2+轉(zhuǎn)化為Cu（OH）2。