Question

2．如圖所示3套實驗裝置，分別回答下列問題．

（1）裝置1為鐵的吸氧腐蝕實驗．一段時間后，向插入鐵釘的玻璃筒內滴入K₃[Fe（CN）₆]溶液，即可觀察到鐵釘附近的溶液變藍色沉淀，表明鐵被氧化（填“氧化”或“還原”）； 向插入碳棒的玻璃筒內滴入酚酞溶液，可觀察到碳棒附近的溶液變紅，該電極反應為O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-．
（2）裝置2中的石墨是正極（填“正”或“負”），該裝置發(fā)生的總反應的離子方程式為Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺．
（3）裝置3中甲燒杯盛放100mL 0.2mol/L的NaCl溶液，乙燒杯盛放100mL 0.5mol/L的CuSO₄溶液．反應一段時間后，停止通電．向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅．
①電源的M端為正極；甲燒杯中鐵電極的電極反應為Fe-2e^-═Fe²⁺．
②乙燒杯中電解反應的離子方程式為2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺．
③停止電解，取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重 0.64g，甲燒杯中產生的氣體標準狀況下體積為224mL．

Answer 1

分析 （1）鐵發(fā)生吸氧腐蝕，鐵被氧化生成Fe²⁺，Fe²⁺與K₃[Fe（CN）₆]反應生成藍色沉淀，正極發(fā)生還原反應，氧氣得到電子被還原生成OH^-；
（2）形成原電池，總方程式為Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，根據總方程式判斷；
（3）向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅，說明石墨極生成4OH^-，應為電解池的陰極，則鐵為陽極，則M為正極，N為負極，乙燒杯為電解硫酸的反應，陽極生成氧氣，陰極析出銅，結合電極方程式解答該題．

解答 解：（1）鐵發(fā)生吸氧腐蝕，鐵被氧化生成Fe²⁺，正極發(fā)生還原反應，氧氣得到電子被還原生成OH^-，電極方程式為O₂+4e^-+2H₂O^-═4OH^-，
故答案為：氧化；O₂+4e^-+2H₂O^-═4OH^-；
（2）銅可被Fe³⁺+氧化，發(fā)生Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，形成原電池反應時，銅為負極，發(fā)生氧化反應，石墨為正極，正極反應為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，
故答案為：正； Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺；
（3）裝置3中甲燒杯盛放100mL 0.2mol/L的NaCl溶液，乙燒杯盛放100mL 0.5mol/L的CuSO₄溶液．反應一段時間后，停止通電．向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅，故甲池中石墨極為陰極，則鐵極為陽極，乙池中銅做陰極，石墨做陽極．
①向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅，說明石墨極生成4OH^-，應為電解池的陰極，則鐵為陽極，電極反應為 Fe-2e^-═Fe²⁺，則M為正極，
故答案為：正；Fe-2e^-═Fe²⁺；
②乙燒杯中用鐵做陰極、石墨做陽極來電解硫酸銅溶液，陽極上氫氧根放電生成氧氣，陰極上銅離子放電析出銅，電解方程式為2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；
③取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重0.64g，則生成Cu的物質的量為$\frac{0.64g}{64g/mol}$=0.01mol，轉移的電子的物質的量為0.01mol×2=0.02mol，
甲燒杯中，陽極鐵被氧化，陰極產生氣體為氫氣，
2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
    2mol    22.4L
   0.02mol    V
V=$\frac{22.4L×0.02mol}{2mol}$=0.224L，即224mL．
故答案為：224．

點評 本題考查電化學知識，題目難度中等，做題時注意電極的判斷和電極反應的書寫，注意串聯(lián)電路中各電極轉移的電子數目相等，利用反應的方程式計算．