Question

【題目】鐵及其化合物在生活、生產中有廣泛應用。請回答下列問題：

（1）如圖是自來水表的常見安裝方式，發生腐蝕過程中，電流從___(填“接頭流向水表”或“水表流向接頭”)。

（2）某二次電池放電的電池反應為2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。反應結束時，電池的負極的質量___(“減小”“不變”或“增加”)，該電池的正極反應式為___。

（3）有如圖裝置：

①圖1中，用惰性電極電解過程中的實驗數據如圖，橫坐標表示電解過程中轉移電子的物質的量，縱坐標表示電解過程中圖1裝置中產生氣體的總體積(標準狀況)。電解過程中轉移n(e-)=0.4mol，b電極的實驗現象為___；Q點時，a電極收集到的氣體體積為___。

②圖2中，裝置通電后，溶液仍然保持澄清，鐵電極附近呈紫紅色(已知FeO42-在水溶液中呈紫紅色)，Fe電極上發生的電極反應式為___。

Answer 1

【答案】水表流向接頭 增加 O2+4e-+2H2O=4OH- 先有紅色物質析出，后有氣泡產生 2.24L Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O

【解析】

(1)鐵、銅、水溶液構成原電池，鐵較活潑，失去電子，作負極，Cu作正極，電流方向由正極流向負極；

(3)①根據圖示，同樣是轉移0.2mol電子，生成的氣體體積不同，說明電極反應不同，開始是電解CuSO4和水，之后只有電解水。

(1)鐵、銅、水溶液構成原電池，鐵較活潑，失去電子，作負極，Cu作正極，電流方向由正極流向負極，電流方向為；水表流向接頭；

(2)根據電池反應的，Fe失去電子化合價升高，作負極，轉化為Fe(OH)2，則負極的質量增加；根據電池反應的產物Fe(OH)2，說明電解質溶液是中性或者堿性，O2在正極得到電子，與反應生成OH－，電極方程式為O2+4e-+2H2O=4OH-；

(3)①根據圖示，OP階段轉移0.2mol電子，生成1.12L氣體，而PQ階段，轉移0.2mol電子，生成3.36L氣體，轉移相同的電子，但是氣體體積不同，說明兩個階段的電極反應不同。OP段，與電源正極相連的a電極，溶液中的OH－放電，電極方程式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，轉移了0.2mol電子，收集到1.12LO2；陰極，Cu2＋放電，Cu2＋＋2e－=Cu。PQ段，a電極上，依然是OH－放電，而b電極上，是H＋放電，電極方程式為2H＋＋2e－=H2↑，同樣轉移0.2mol電子，a電極上生成1.12LO2，而b電極上生成2.24LH2。電解過程中轉移n(e-)=0.4mol，b電極上開始有銅生成，后有氣體生成，實驗現象為先有紅色物質析出，后有氣泡產生；a電極上總產生O2的體積為2.24L；

②圖2中，裝置通電后，溶液仍然保持澄清，鐵電極生成FeO42-，Fe電極上發生的電極反應式為Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O。