Question

7．某課外小組分別用如圖所示裝置對(duì)電解原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．
請(qǐng)回答：實(shí)驗(yàn)過程中，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．查閱資料發(fā)現(xiàn)，高鐵酸根（FeO₄^2-）在溶液中呈紫紅色．
（1）電解過程中，X極區(qū)溶液的pH增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）電解過程中，Y極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑．
（3）若在X極收集到1120mL氣體，在Y極收集到224mL氣體（均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)氣體體積），則Y電極（鐵電極）質(zhì)量減少0.56g．
（4）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 用Fe作陽極、石墨作陰極電解NaOH溶液，實(shí)驗(yàn)過程中，兩極均有氣體產(chǎn)生，X電極上水失電子生成氫氣，Y電極上氫氧根離子失電子生成氧氣，同時(shí)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，說明Fe在陽極上失電子而溶解，且有高鐵酸根離子生成；
（1）電解過程中，X電極上水得電子生成氫氣同時(shí)有OH^-生成；
（2）電解過程中，Y電極上氫氧根離子失電子生成氧氣和水；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算溶解Fe的質(zhì)量；
（4）該電池中Fe元素化合價(jià)由+6價(jià)變?yōu)?3價(jià)、Zn由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，所以鋅作負(fù)極，正極上高鐵酸根離子得電子和水反應(yīng)生成氧化鐵和氫氧根離子．

解答 解：用Fe作陽極、石墨作陰極電解NaOH溶液，實(shí)驗(yàn)過程中，兩極均有氣體產(chǎn)生，X電極上水失電子生成氫氣，Y電極上氫氧根離子失電子生成氧氣，同時(shí)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，說明Fe在陽極上失電子而溶解，且有高鐵酸根離子生成；
（1）電解過程中，X電極上水得電子生成氫氣同時(shí)有OH^-生成，導(dǎo)致溶液堿性增大，故答案為：增大；
（2）電解過程中，Y電極上氫氧根離子失電子生成氧氣和水，電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（3）X電極上得到氫氣，n（H₂）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，Y電極上得到n（O₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算溶解Fe的質(zhì)量=$\frac{0.05mol×2-0.01mol×4}{6}$×56g/mol=0.56g，
故答案為：0.56；
（4）該電池中Fe元素化合價(jià)由+6價(jià)變?yōu)?3價(jià)、Zn由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，所以鋅作負(fù)極，正極上高鐵酸根離子得電子和水反應(yīng)生成氧化鐵和氫氧根離子，電極反應(yīng)式為2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-，故答案為：2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理及有關(guān)計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，注意活潑金屬作陽極上發(fā)生的反應(yīng)，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，題目難度中等．