Question

16．某課外小組分別用如圖所示裝置對原電池和電解原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．
請回答：
Ⅰ．用圖 1 所示裝置進(jìn)行第一組實(shí)驗(yàn)． 
（1）在保證電極反應(yīng)不變的情況下，不能替代 Cu 作電極的是A（填字母序號）．
（2）N 極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-．
Ⅱ．用圖 2 所示裝置進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)過程中，觀察到與第一組實(shí)驗(yàn)不同的現(xiàn)象：兩極 均有氣體產(chǎn)生，Y    極區(qū)溶液逐漸變成紫紅色；停止實(shí)驗(yàn)，鐵電極明顯變細(xì)，電解液仍然澄清． 查閱資料得知，高鐵酸根離子（FeO₄^2-）在溶液中呈紫紅色．
（3）電解過程中，X 極區(qū)溶液的 pH增大（填“增大”“減小”或“不變”）．
（4）電解過程中，Y 極發(fā)生的電極反應(yīng)之一為 Fe-6e^-+8OH^-═Fe₄O^2-+4H₂O 若在 X 極收集到672mL 氣體，在 Y 極收集到 168mL 氣體（均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時氣體體積），則 Y 電極（鐵 電極）質(zhì)量減少0.28g．
（5）在堿性鋅電池中，用高鐵酸鉀作為正極材料，電池反應(yīng)為 2K₂FeO₄+3Zn═Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂．該電池正極發(fā)生的反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-．

Answer 1

分析 （1）圖中，左邊裝置是原電池，較活潑的金屬鋅作負(fù)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?qū)щ姷姆墙饘伲唬?）M是陽極，N是陰極，電解池中陰極上陽離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，原電池放電時，陰離子向負(fù)極移動，據(jù)此分析；
（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；
（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(jìn)入溶液，設(shè)鐵質(zhì)量減少為xg，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等列式解答；
（5）正極上高鐵酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氧化鐵．

解答 解：（1）在保證電極反應(yīng)不變的情況下，仍然是鋅作負(fù)極，則正極材料必須是不如鋅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘�，鋁是比鋅活潑的金屬，所以不能代替銅，
故答案為：A；
（2）N電極連接原電池負(fù)極，所以是電解池陰極，陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-═H₂↑（或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-），
故答案為：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(jìn)入溶液，設(shè)鐵質(zhì)量減少為xg，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等得$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$×2=$\frac{0.168L}{22.4L/mol}×4$+$\frac{xg}{56g/mol}×6$，x=0.28，故答案為：0.28；
（5）正極上高鐵酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)方程式為2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-，故答案為：2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-．

點(diǎn)評 本題考查了原電池和電解池原理，注意：電解池中如果活潑金屬作陽極，則電解池工作時陽極材料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為易錯點(diǎn)．