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。
（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu做电极的是      （填字母序号）。

A．铝

B．石墨

C．银

D．铂

（2）N极发生反应的电极反应式为                                        。
（3）实验过程中，SO₄^2-                  （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^-＝FeO₄^2- + 4H₂O和4OH^- - 4e^-＝ 2H₂O + O₂↑ ， 若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL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
该电池正极发生的反应的电极反应式为                                 。
（7）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

（1）A
（2）2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e-= H₂↑+2OH-）
（3）从右向左 滤纸上有红褐色沉淀（或红褐色斑点）产生。
（4）增大
（5）0．28
（6）2FeO₄^2-+6e^-+ H₂O= Fe₂O₃+10OH^-
（7）Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O=2K₂Zn(OH)₄+2Ag．

解析试题分析：（1）左边的装置是原电池，右边的是电解池。在该装置中：锌作负极，铜作正极。只要替代铜的金属活动性比锌弱，都符合锌作负极的要求。选项为：A。（2）N是阴极，M是阳极。N极发生还原反应。电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e-= H₂↑+2OH-）（3）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原理，实验过程中，SO₄^2-从右向左移动；铁是活性电极，在电解时阳极的铁失去电子产生Fe²⁺，然后发生反应：Fe²⁺+2OH^-=Fe(OH)₂↓; 4Fe(OH)₂+2H₂O+O₂=4Fe(OH)_3．所以 滤纸上能观察到的现象是滤纸上有红褐色沉淀产生。（4）电解过程中，X极发生反应：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e-= H₂↑+2OH-）使的附近溶液的氢氧根离子的浓度增大，所以该区溶液的pH增大。（5）在电解过程中阳极和阴极电子转移数相等。n(H₂)=0．672L÷22．4L/mol=0．03mol．得到电子n(e-)=0．06mol． n(O₂)=0．168÷22．4mol=0．0075mol失去电子n(e-)=0．0075mol×4=0．03mol．所以发生Fe - 6e^- + 8OH^-＝FeO₄^2- + 4H₂O反应失去的电子的物质的量为0．03mol。由电极式可看出消耗56g铁失去电子6mol．现在失去电子0．03mol,所以消耗铁的质量为：56×（0．03÷6）g=0．28g．(6)由于在原电池反应中负极发生氧化反应，正极发生还原反应。可知：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2FeO₄^2-+6e^-+ H₂O= Fe₂O₃+10OH^-(7)根据叙述可知该电池反应方程式：Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O=2K₂Zn(OH)₄+2Ag．
考点：考查原电池和电解池原理、电极式、电子的转移、离子的移动等知识。