Question

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，溶液略显浅绿色，表明铁被     （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                   。
（2）装置2中的石墨是      极（填“正”或“负”），该装置发生的总反应的离子方程为                             。
（3）装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/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     极；甲烧杯中铁电极的电极反应为                。
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为                          。
③停止电解，取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64 g，甲烧杯中产生的气体标准状况下体积为         mL。

Answer 1

（1）氧化（2分）   O₂+ 4e^- +2H₂O=4OH^-（2分）
（2）正（2分）    2Fe³⁺+Cu =2Fe²⁺+Cu²⁺（2分）
（3）①正（2分）   Fe-2e^-=Fe²⁺（2分）
②2Cu²⁺+2H₂O2Cu+O₂↑+4H⁺（3分）
③224（2分）

试题分析：（1）装置1为铁的电化学腐蚀，铁钉附近的溶液有蓝色沉淀，表明铁被氧化，铁为负极，碳为正极。观察到碳棒附近的溶液变红，说明在碳极上氧气得电子生成OH^-离子，反应的电极反应式为O₂+4e^－+2H₂O=4OH^－。
（2）装置2为原电池，负极为Cu，铜失去电子，生成铜离子而溶解。石墨是正极，溶液中的铁离子得到电子生成亚铁离子，所以总的离子方程式是2Fe^3＋+Cu=2Fe^2＋+Cu^2＋。
（3）①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，说明在石墨电极上生成OH^-离子，即石墨是阴极，所以铁是阳极，M是电源的正极，则铁电极的方程式是Fe-2e^－=Fe^2＋。
②乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阳极，铜是阴极，所以电解的总方程式是2CuSO₄＋2H₂O2Cu＋O₂↑＋2H₂SO₄。
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0.64g÷64g/mol ＝0.01mol，转移的电子的物质的量为0.01mol×2＝0.02mol
根据甲烧杯产生气体的电极反应可知
2H^＋+2e^－＝H₂↑
2mol    22.4L
0.02mol    V
所以V＝0.224L。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题基础性强，难易适中，侧重考查学生分析问题、解决问题的能力。做题时要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即可。