Question

【题目】为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用如图所示的装置进行实验，回答下列问题。

Ⅰ.用甲装置进行第一组实验：

(1)Zn电极上的电极反应式为___________________,在保证电极反应不变的情况下，下列材料不能代替左侧Cu电极（虚线方框内）的是________(填序号)。

A.石墨 B.镁 C.银 D.铂

(2)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.该小组同学用乙装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y极溶液逐渐变成紫红色，停止实验后观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料知，高铁酸根离子(FeO)在溶液中呈紫红色。根据实验现象及所查信息，填写下列空白：

(3)电解过程中，X极溶液的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4OH－－4e－===2H2O＋O2↑和______________。

(5)已知K2FeO4和Zn可以构成碱性电池，其中K2FeO4在电池中作正极材料，电池总反应为2K2FeO4＋3Zn===Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2，则该电池正极发生的电极反应为_____________。

Answer 1

【答案】Zn-2e－===Zn2+ B 从右向左 滤纸上有蓝色沉淀产生 增大 Fe－6e－＋8OH－===FeO42-＋4H2O FeO42-＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－

【解析】

甲为原电池，锌比铜活泼，则锌为负极，锌失电子，生成锌离子；铜为正极，铜离子得电子生成单质铜；电池的内电路中，阴离子向负极移动；外电路电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；乙为电解池，铁作阳极，铁失电子，与溶液中的氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水；X电极作阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子。

Ⅰ.(1)甲为原电池，Zn作电池的负极，锌失电子生成锌离子，Zn-2e－==Zn2+；原电池的正极的活泼性比负极差，则可换成石墨、银、铂，若换为Mg，则Mg作负极，符合题意，答案为B；

(2)电池的内电路中硫酸根离子向负极移动，即从右向左移动；滤纸上的为电解池，M极为阴极，水电离的氢离子得电子生成氢气，N极为阳极，铜失电子，与溶液中的氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉，则观察到的现象为滤纸上有蓝色沉淀产生；

Ⅱ.(3)乙为电解池，X极作阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极附近的氢氧根离子浓度增大，则pH增大；

(4)电解时，Y极作阳极，根据现象和资料，电极有气体生成，且铁电极变细，则电极反应为4OH－－4e－==2H2O＋O2↑和Fe－6e－＋8OH－==FeO42-＋4H2O；

(5)正极的高铁酸根离子得电子与水反应生成氧化铁和氢氧根离子，电极反应式为FeO42-＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－。