Question

為了探究原電池和電解池的工作原理，某研究性學(xué)習(xí)小組分別用圖14所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．據(jù)圖回答問題．

I．用圖甲所示裝置進(jìn)行第一組實(shí)驗(yàn)時(shí)：
（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

 

（填序號(hào)）．A．石墨B．鎂 C．銀D．鉑
（2）實(shí)驗(yàn)過程中，SO₄^2-

 

（填“從左向右”“從右向左”或“不”）移動(dòng)；濾紙上能觀察到的現(xiàn)象有

 

．
II．該小組同學(xué)用圖乙所示裝置進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，兩極均有氣體產(chǎn)生，且Y極溶液逐漸變成紫紅色：停止實(shí)驗(yàn)觀察到鐵電極明顯變細(xì)，電解液仍然澄清．查閱資料知，高鐵酸銀（FeO

2- 4

）在溶液中呈紫紅色．請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及所查信息，回答下列問題：
（3）電解過程中，X極溶液的pH

 

（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)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑和

 

．
（5）電解進(jìn)行一段時(shí)間后，若在X極收集到672mL氣體，Y電極（鐵電極）質(zhì)量減小0.28g，則在Y極收集到氣體為

 

mL（均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)氣體體積）．
（6）K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，其電池反應(yīng)為：2K₂FeO₄+3Zn=Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂，該電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：Ⅰ圖1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�，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(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；
Ⅱ該電解池中，陽極材料是活潑金屬，則電解池工作時(shí)，陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，同時(shí)氫氧根離子失電子生成氧氣，陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)陰陽極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等計(jì)算鐵反應(yīng)的質(zhì)量，在堿性鋅電池中，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

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�，鎂是比鋅活潑的金屬，所以不能代替銅，故選：B；
（2）原電池放電時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以硫酸根從右向左移動(dòng)，電解池中，陰極上氫離子得電子生成氫氣，陽極上鐵失電子生成亞鐵離子，亞鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵被氧氣氧化生成氫氧化鐵，所以濾紙上有紅褐色斑點(diǎn)產(chǎn)生，故答案為：從右向左，濾紙上有紅褐色斑點(diǎn)產(chǎn)生；
（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）鐵是活潑金屬，電解池工作時(shí)，陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O和4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，
故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（5）X電極上析出的是氫氣，2H⁺+2e^-═H₂↑，當(dāng)收集到672mL氣體即

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol氣體時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的量是0.06mol，鐵質(zhì)量減少為0.28g即0.005mol，轉(zhuǎn)移電子是0.03mol，所以產(chǎn)生氧氣轉(zhuǎn)移電子是0.03mol，根據(jù)電極反應(yīng)式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，轉(zhuǎn)移電子0.03mol生成氧氣是0.0075mol，體積是0.0075mol×22.4L/mol=0.168L=168mL，故答案為：168；
（6）Y電極上析出的是氧氣，且Y電極失電子進(jìn)入溶液，鐵質(zhì)量減少為0.28g即0.005mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等得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(píng)：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(shí)陽極材料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為易錯(cuò)點(diǎn)．