某兴趣小组利用电解装置,探究“铁作阳极”时发生反应的多样性,实验过程如下。
(1)实验1:用KCl作电解质
一定电压下,按图1装置电解,现象如下:石墨电极上迅速产生无色气体,铁电极上无气体生成,铁逐渐溶解。
5 min后U型管下部出现灰绿色固体,之后铁电极附近也出现灰绿色固体,10 min后断开K.按图2进行实验。

①石墨电极上的电极反应式是 2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=2OH-+H2↑)2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=2OH-+H2↑)。
②确认灰绿色固体中含有Fe2+的实验现象是 试管iii中生成蓝色沉淀,试管v中没有蓝色沉淀试管iii中生成蓝色沉淀,试管v中没有蓝色沉淀。
③灼烧晶体X,透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色。结合平衡移动原理,解释“试管i中析出白色晶体”的原因是 试管i中存在溶解平衡:KCl(s)⇌K+(aq)+Cl-(aq),滴加12mol/L的盐酸,增大c(Cl-),平衡逆向移动,析出KCl晶体试管i中存在溶解平衡:KCl(s)⇌K+(aq)+Cl-(aq),滴加12mol/L的盐酸,增大c(Cl-),平衡逆向移动,析出KCl晶体。
(2)实验2:其他条件不变时,用图3装置重复实验,10 min后铁电极附近溶液依然澄清,断开K.按图4进行实验

①结合图1和图2装置中现象的差异说明盐桥的作用是 阻碍OH-向阳极迁移,避免灰绿色固体生成阻碍OH-向阳极迁移,避免灰绿色固体生成。
②对比图2和图4的现象,解释实验1和2中阳极附近实验现象不同的原因是:本实验条件下铁在阳极区的产物主要为Fe2+,Fe2+在碱性条件下更容易被氧化为Fe3+本实验条件下铁在阳极区的产物主要为Fe2+,Fe2+在碱性条件下更容易被氧化为Fe3+。
(3)实验3:用KOH作电解质
用图1装置电解浓KOH溶液,观察到铁电极上立即有气体生成,附近溶液逐渐变为淡紫色(FeO2-4),没有沉淀产生。
①铁电极上OH-能够放电的原因是 c(OH-)增大,反应速率加快(更容易放电)c(OH-)增大,反应速率加快(更容易放电)。
②阳极生成FeO2-4的总电极反应式是 Fe-6e-+8OH-=FeO2-4+4H2OFe-6e-+8OH-=FeO2-4+4H2O。
③某同学推测生成的必要条件是浓碱环境,将图5中的实验方案补充完整,证实推测成立。
试剂a:水水、现象b:紫色消失紫色消失。
(4)根据上述实验,“铁作阳极”时发生反应的多样性与 OH-的浓度OH-的浓度有关。
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【考点】探究原电池及其工作原理;电解原理.
【答案】2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=2OH-+H2↑);试管iii中生成蓝色沉淀,试管v中没有蓝色沉淀;试管i中存在溶解平衡:KCl(s)⇌K+(aq)+Cl-(aq),滴加12mol/L的盐酸,增大c(Cl-),平衡逆向移动,析出KCl晶体;阻碍OH-向阳极迁移,避免灰绿色固体生成;本实验条件下铁在阳极区的产物主要为Fe2+,Fe2+在碱性条件下更容易被氧化为Fe3+;c(OH-)增大,反应速率加快(更容易放电);Fe-6e-+8OH-=+4H2O;水;紫色消失;OH-的浓度
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【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:104引用:2难度:0.5
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1.实验小组探究铝片做电极材料时的原电池反应,设计下表中装置进行实验并记录。
【实验1】装置 实验现象 左侧装置电流计指针向右偏转,灯泡亮
右侧装置电流计指针向右偏转,镁条、铝条表面产生无色气泡
【实验2】将实验1中的电解质溶液换为NaOH溶液进行实验2。
(2)该小组同学认为,此时原电池的总反应为2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑,据此推测应该出现的实验现象为
实验2实际获得的现象如下:装置 实验现象 ⅰ.电流计指针迅速向右偏转,镁条表面无气泡,铝条表面有气泡
ⅱ.电流计指针逐渐向零刻度恢复,经零刻度后继续向左偏转。镁条表面开始时无明显现象,一段时间后有少量气泡逸出,铝条表面持续有气泡逸出
(4)ⅱ中“电流计指针逐渐向零刻度恢复”的原因是
【实验3和实验4】
为了排除Mg条的干扰,同学们重新设计装置并进行实验3和实验4,获得的实验现象如下:编号 装置 实验现象 实验3 电流计指针向左偏转。铝条表面有气泡逸出,铜片没有明显现象;约10分钟后,铜片表面有少量气泡产生,铝条表面气泡略有减少。 实验4
煮沸冷却后的溶液电流计指针向左偏转。铝条表面有气泡逸出,铜片没有明显现象:约3分钟后,铜片表面有少量气泡产生,铝条表面气泡略有减少。
A.上述两装置中,开始时铜片表面得电子的物质是O2
B.铜片表面开始产生气泡的时间长短与溶液中溶解氧的多少有关
C.铜片表面产生的气泡为H2
D.由“铝条表面气泡略有减少”能推测H+在铜片表面得电子
(6)由实验1~实验4可推知,铝片做电极材料时的原电池反应与发布:2024/9/20 0:0:11组卷:126引用:4难度:0.5 -
2.某化学兴趣小组对原电池中盐桥的作用进行探究,并设计了以下实验装置:
(1)以上四个装置中,能发挥盐桥作用的是
(2)若以A、B为电源,分别电解等浓度、等体积的NaCl溶液,当消耗等质量Zn时,产生的H2
(3)如果C装置中U形铜导体在插入溶液前是粗细均匀的,插入足够长时间后,仔细比较两端的变化是
(4)D装置充分作用后,左侧溶液中的浓度SO2-4的浓度.SO2-4发布:2024/12/11 8:0:1组卷:26引用:0难度:0.9 -
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编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向 ① Mg Al 稀盐酸 偏向Al ② Al Cu 稀盐酸 偏向Cu ③ Mg Al NaOH溶液 偏向Mg
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(5)根据实验结果总结:在原电池中金属铝作正极还是负极受到哪些因素的影响?发布:2024/6/27 10:35:59组卷:21引用:1难度:0.5