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，電極a的質量__________(填“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）鐵比銅活潑，所以在發生腐蝕過程中，鐵做負極，銅做正極，所以電流由水表流向接頭；

（2）電極a為鐵，放電過程中鐵被氧化生成Fe2+與氫氧根反應生成Fe(OH)2沉淀附著在a電極上，所以反應結束后電極a質量增加；電極a發生氧化反應為負極，則電極b發生還原反應為正極，該過程中氧氣在正極得電子被還原，方程式為O2+4e- +2H2O =4OH-；

（3）①電解過程中，b與電源負極相連，為電解池的陰極；電解硫酸銅溶液時陰極先發生Cu2++2e-=Cu，銅離子完全反應后發生2H++2e-=H2↑，據圖可知氣體的體積不是線性變化，說明反應過程中有氫氣生成，所以現象為先有紅色物質析出，后有氣泡產生；a電極與電源正極相連，為電解池陽極，始終發生4OH--4e-=2H2O+ O2↑，Q點轉移電子為0.4mol，根據電極方程式可知生成0.1mol氧氣，標準狀況下體積為2.24L；

②裝置通電后，溶液仍然保持澄清，鐵電極附近呈紫紅色，說明無Fe2+或Fe3+生成，鐵元素被氧化為FeO42-，則根據電子守恒可知電解過程中，Fe極發生的電極反應為Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O。