Question

【题目】某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解池原理进行实验探究。

请回答：

Ⅰ．用如图所示装置进行第一组实验。

(1)在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是________(填序号)。

A．铝 B．石墨 C．银 D．铂

(2)N极发生反应的电极反应为________。

(3)实验过程中，SO42－________(填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动；滤纸上能观察到的现象有__________________。

Ⅱ．用图所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO42－）在溶液中呈紫红色。

(4)电解过程中，X极区溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(5)电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe－6e－＋8OH－==Fe＋4H2O和_____________。

(6)在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应：2K2FeO4＋3Zn===Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2，该电池正极发生的反应的电极反应为________________。

Answer 1

【答案】A 2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－) 从右向左 滤纸上M极附近有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可) 增大 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 2Fe＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－

【解析】

Ⅰ.图1中,左边装置是原电池,较活泼的金属锌作负极,较不活泼的金属铜作正极,如果要找电极材料代替铜,所找材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属；M是阳极,N是阴极,电解池中阴极上阳离子得电子发生还原反应,原电池放电时,阴离子向负极移动；据以上分析解答。
Ⅱ.该电解池中,阳极材料是活泼金属,则电解池工作时,阳极上铁失电子发生氧化反应,同时氢氧根离子失电子生成氧气；在碱性锌电池中,正极上得电子发生还原反应；据以上分析解答。

Ⅰ．（1）在保证电极反应不变的情况下，仍然是锌作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属，铝是比锌活泼的金属，所以不能代替铜，故选A；综上所述，本题选A。

（2）N电极连接原电池负极，所以是电解池阴极，阴极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2H++2e-=H2↑（或2H2O+2e-=H2↑+2OH-）；综上所述，本题答案是：2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)。

（3）原电池放电时，阴离子向负极移动，所以硫酸根从右向左移动，电解池中，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁，所以滤纸上有红褐色斑点产生；综上所述，本题答案是：从右向左；滤纸上M极附近有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可) 。

Ⅱ．（4）电解过程中，阴极上氢离子放电生成氢气，则阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子溶液，溶液呈碱性，溶液的pH增大；综上所述，本题答案是：增大。

(5) 铁是活泼金属，电解池工作时，阳极上铁失电子发生氧化反应，氢氧根离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O和4OH--4e-=2H2O+O2↑；综上所述，本题答案是：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。

(6)在碱性锌电池中，碱性环境下，高铁酸根离子在正极发生还原反应生成氧化铁，该电池正极发生的反应的电极反应为：2Fe＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－；综上所述，本题答案是：2Fe＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－。