Question

為了探究原電池和電解池的工作原理，某研究性學習小組分別用如圖所示的裝置進行實驗，據圖回答問題．

Ⅰ．用圖甲所示裝置進行第一組實驗時：
（1）在保證電極反應不變的情況下，不能替代Cu作電極的是

 

（填序號）．
A．石墨　　　B．鎂　　　C．銀　　　D．鉑
（2）實驗過程中，SO₄^2-

 

（填“從左向右”“從右向左”或“不”）移動，當濾紙上產生112mL氣體時，通過隔膜的SO₄^2-的物質的量為

 

 mol．
Ⅱ．該小組同學用圖乙所示裝置進行第二組實驗時發(fā)現，兩極均有氣體產生，且Y極溶液逐漸變成紫紅色；停止實驗觀察到鐵電極明顯變細，電解液仍然澄清．查閱資料知，高鐵酸根（Fe）在溶液中呈紫紅色．請根據實驗現象及所給信息，回答下列問題：
（3）電解過程中，X極溶液的pH

 

（填“增大”“減小”或“不變”）．
（4）電解過程中，Y極發(fā)生的電極反應為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑和

 

．
（5）電解進行一段時間后，若在X極收集到896mL氣體，Y電極（鐵電極）質量減小0.56g，則在Y極收集到氣體為

 

 mL（均已折算為標準狀況時氣體體積）．

Answer 1

考點：探究原電池及其工作原理

專題：

分析：Ⅰ圖1中，左邊裝置是原電池，較活潑的金屬鋅作負極，較不活潑的金屬銅作正極，如果要找電極材料代替銅，所找材料必須是不如鋅活潑的金屬或導電的非金屬，M是陽極，N是陰極，電解池中陰極上陽離子得電子發(fā)生還原反應，原電池放電時，陰離子向負極移動；
Ⅱ該電解池中，陽極材料是活潑金屬，則電解池工作時，陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應，同時氫氧根離子失電子生成氧氣，陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應，根據陰陽極上轉移電子數相等計算鐵反應的質量，在堿性鋅電池中，正極上得電子發(fā)生還原反應．

解答： 解：Ⅰ、（1）在保證電極反應不變的情況下，仍然是鋅作負極，則正極材料必須是不如鋅活潑的金屬或導電的非金屬，鎂是比鋅活潑的金屬，所以不能代替銅，故選：B；
（2）原電池放電時，陰離子向負極移動，所以硫酸根從右向左移動，電解池中，陰極上氫離子得電子生成氫氣，當濾紙上產生112mL即0.05mol氣體時，通過隔膜的SO₄^2-的物質的量為0.05mol，故答案為：從右向左；0.05；
Ⅱ、（1）電解的過程中，陰極上氫離子放電生成氫氣，則陰極附近氫氧根離子濃度大于氫離子溶液，溶液呈堿性，溶液的pH增大，故答案為：增大；
（2）鐵是活潑金屬，電解池工作時，陽極上鐵失電子發(fā)生氧化反應，氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應，所以發(fā)生的電極反應式為：Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O和4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，
故答案為：Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O；
（3）X電極上析出的是氫氣，2H⁺+2e^-═H₂↑，當收集到896mL氣體，即物質的量=

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol氣體時，轉移電子的量是0.08mol，鐵的質量減小0.56
g，即0.01mol轉移電子是0.02mol，所以產生氧氣轉移電子是0.06mol，根據電極反應式：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，轉移電子0.06mol生成氧氣是0.015mol，體積是0.015mol×22.4L/mol=0.336L=336mL，故答案為：336．

點評：本題考查了原電池和電解池原理，注意：電解池中如果活潑金屬作陽極，則電解池工作時陽極材料失電子發(fā)生氧化反應，為易錯點．