Question

某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究．

请回答：
Ⅰ．用图1所示装置进行第一组实验（K闭合）．
（1）Zn极为

 

极；实验过程中，SO₄^2-

 

（填“从左向右”、“从右向左”或“不”）移动．
（2）反应初期，y极的电极反应现象为

 

；Cu极的电极反应式为

 

．
（3）检验y极反应产物的方法是

 

．
Ⅱ．用图2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（FeO₄^2-）在溶液中呈紫红色．
（4）电解过程中，X极的电极反应式为

 

．
（5）电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O和4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，若在X极收集到672mL气体，在Y极收集到168mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少

 

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

 

．

Answer 1

考点：探究原电池及其工作原理,探究电解池作用

专题：实验设计题,电化学专题

分析：（1）图1中，左图中锌活泼性大于铜，所以锌为负极，原电池的外电路中电流由正极流向负极，硫酸根离子的移动方向与电流方向相反；
（2）铜为原电池的正极，则y极为电解池的阳极，阳极氯离子失去电子生成黄绿色的氯气；铜电极上铜离子得到电子生成金属铜；
（3）y极产生的是氯气，根据检验氯气的方法进行解答；
（4）X电极连接的是电源的负极，则X为电解池的阴极，电解过程中X极水电离的氢离子得到电子生成氢气；
（5）根据阴阳极上转移电子数相等计算铁反应的质量；
（6）在碱性锌电池中，正极上得电子发生还原反应，据此并结合电池总反应写出该电池正极发生反应的电极反应式．

解答： 解：（1）根据图中装置可知，锌为该原电池的负极，铜为正极；电流在外电路中从铜流向锌，则电解质溶液中硫酸根离子由右向左移动，
故答案为：负；从右向左；
（2）根据图示可知，铜为原电池的正极，与电源正极相连的电极为阳极，所以y极为阳极，氯离子在y极失去电子生成氯气，会观察到有黄绿色气体生成；
铜电极上铜离子得到电子发生还原反应，电极反应式为：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案为：有白色絮状沉淀生成； Cu²⁺+2e^-=Cu；
（3）根据分析可知，y极电解生成氯气，检验氯气的方法为：将湿润的碘化钾淀粉试纸靠近x极出气口处，若试纸变蓝，则证明有氯气生成，
故答案为：将湿润的碘化钾淀粉试纸靠近x极出气口处，若试纸变蓝，则证明有氯气生成；
（4）根据图示可知，X为电解池的阴极，发生的电极反应为：2H⁺+2e^-═H₂↑（或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-），
故答案为：2H⁺+2e^-═H₂↑（或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-）；
（5）X电极上析出的是氢气，Y电极上析出的是氧气，且Y电极失电子进入溶液，设铁质量减少为xg，根据转移电子数相等得

0.672L

22.4L/mol

×2=

0.168L

22.4L/mol

×4+

xg

56g/mol

×6，
解得：x=0.28，
故答案为：0.28g；
（6）正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，反应方程式为：2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-，
故答案为：2FeO₄^2-+6e^-+5H₂O═Fe₂O₃+10OH^-．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，题目难度中等，注意明确电解池中如果活泼金属作阳极，则电解池工作时阳极材料失电子发生氧化反应，为易错点．