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装置进行第一组实验．
（1）N极发生反应的电极反应式为

 

．
（2）实验过程中，SO₄^2-

 

（填“从左向右”、“从右向左”或“不”）移动；
Ⅱ．用图2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．
（3）电解过程中，X极区溶液的pH

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）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．
（5）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该电池正极发生的反应的电极反应式为

 

．
（6）Ag₂O₂是银锌碱性电池的正极活性物质，其电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag₂O₂转化为
Ag，负极的Zn转化为K₂Zn（OH）₄，写出该电池反应方程式：

 

．

Answer 1

考点：电解原理,原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：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；
（1）N电极是电解池的阴极氢离子得到电子生成氢气；
（2）原电池中阴离子移向负极；
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，阴极上氢离子得电子发生还原反应，根据阴阳极上转移电子数相等计算铁反应的质量，在碱性锌电池中，正极上得电子发生还原反应；
（3）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；
（4）依据电子守恒和电极反应计算；
（5）电池反应中正极反应是得到电子发生还原反应的物质，结合电解质溶液是碱性溶液，用氢氧根离子配平电极反应；
（6）电池放电时正极的Ag₂O₂ 转化为Ag，负极的Zn转化为K₂Zn（OH）₄，反应还应有KOH参加．

解答： 解：（1）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^-），
故答案为：2H⁺+2e^-═H₂↑（或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-）；
（2）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，故答案为：从右向左；
（3）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，故答案为：增大；
（4）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，x=0.28，故答案为：0.28；
（5）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^-；
（6）电池放电时正极的Ag₂O₂ 转化为Ag，负极的Zn转化为K₂Zn（OH）₄，反应还应有KOH参加，反应的方程式为Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O=2K₂Zn（OH）₄+2Ag，
故答案为：Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O=2K₂Zn（OH）₄+2Ag．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，注意：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，题目难度中等．