Question

2．如图所示3套实验装置，分别回答下列问题．

（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验．一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入K₃[Fe（CN）₆]溶液，即可观察到铁钉附近的溶液变蓝色沉淀，表明铁被氧化（填“氧化”或“还原”）； 向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的溶液变红，该电极反应为O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-．
（2）装置2中的石墨是正极（填“正”或“负”），该装置发生的总反应的离子方程式为Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺．
（3）装置3中甲烧杯盛放100mL 0.2mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100mL 0.5mol/L的CuSO₄溶液．反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红．
①电源的M端为正极；甲烧杯中铁电极的电极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺．
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺．
③停止电解，取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重 0.64g，甲烧杯中产生的气体标准状况下体积为224mL．

Answer 1

分析 （1）铁发生吸氧腐蚀，铁被氧化生成Fe²⁺，Fe²⁺与K₃[Fe（CN）₆]反应生成蓝色沉淀，正极发生还原反应，氧气得到电子被还原生成OH^-；
（2）形成原电池，总方程式为Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，根据总方程式判断；
（3）向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，说明石墨极生成4OH^-，应为电解池的阴极，则铁为阳极，则M为正极，N为负极，乙烧杯为电解硫酸的反应，阳极生成氧气，阴极析出铜，结合电极方程式解答该题．

解答 解：（1）铁发生吸氧腐蚀，铁被氧化生成Fe²⁺，正极发生还原反应，氧气得到电子被还原生成OH^-，电极方程式为O₂+4e^-+2H₂O^-═4OH^-，
故答案为：氧化；O₂+4e^-+2H₂O^-═4OH^-；
（2）铜可被Fe³⁺+氧化，发生Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，形成原电池反应时，铜为负极，发生氧化反应，石墨为正极，正极反应为Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，
故答案为：正； Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺；
（3）装置3中甲烧杯盛放100mL 0.2mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100mL 0.5mol/L的CuSO₄溶液．反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，故甲池中石墨极为阴极，则铁极为阳极，乙池中铜做阴极，石墨做阳极．
①向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，说明石墨极生成4OH^-，应为电解池的阴极，则铁为阳极，电极反应为 Fe-2e^-═Fe²⁺，则M为正极，
故答案为：正；Fe-2e^-═Fe²⁺；
②乙烧杯中用铁做阴极、石墨做阳极来电解硫酸铜溶液，阳极上氢氧根放电生成氧气，阴极上铜离子放电析出铜，电解方程式为2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案为：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；
③取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g，则生成Cu的物质的量为$\frac{0.64g}{64g/mol}$=0.01mol，转移的电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol，
甲烧杯中，阳极铁被氧化，阴极产生气体为氢气，
2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
    2mol    22.4L
   0.02mol    V
V=$\frac{22.4L×0.02mol}{2mol}$=0.224L，即224mL．
故答案为：224．

点评 本题考查电化学知识，题目难度中等，做题时注意电极的判断和电极反应的书写，注意串联电路中各电极转移的电子数目相等，利用反应的方程式计算．