Question

【題目】某化學興趣小組對電化學問題進行了實驗探究。

Ⅰ.利用如圖裝置探究金屬的防護措施，實驗現象是鋅電極不斷溶解，鐵電極表面有氣泡產生。

(1)寫出負極的電極反應式_______________。

(2)某學生認為，鐵電極可能參與反應，并對產物作出假設：

假設1：鐵參與反應，被氧化生成Fe2＋

假設2：鐵參與反應，被氧化生成Fe3＋

假設3：____________。

(3)為了探究假設1、2，他采取如下操作：

①取0.01 mol·L－1FeCl3溶液2 mL于試管中，加入過量鐵粉；

②取操作①試管的上層清液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍色沉淀；

③取少量正極附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，未見藍色沉淀生成；

④取少量正極附近溶液加入2滴KSCN溶液，未見溶液變血紅；

據②、③、④現象得出的結論是______________。

(4)該實驗原理可應用于防護鋼鐵腐蝕，請再舉一例防護鋼鐵腐蝕的措施_________________。

Ⅱ.利用如圖裝置作電解50 mL 0.5 mol·L－1的CuCl2溶液實驗。

實驗記錄：

A．陽極上有黃綠色氣體產生，該氣體使濕潤的淀粉碘化鉀試紙先變藍后褪色(提示：Cl2氧化性大于IO3-)；

B．電解一段時間以后，陰極表面除有銅吸附外，還出現了少量氣泡和淺藍色固體。

(1)分析實驗記錄A中試紙顏色變化，用離子方程式解釋：①________________；②___________。

(2)分析實驗記錄B中淺藍色固體可能是____(寫化學式)，試分析生成該物質的原因______。

Answer 1

【答案】Zn－2e－=Zn2＋ 鐵參與反應，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋ 正極附近溶液不含Fe2＋和Fe3＋ 在鋼鐵表面刷一層油漆(其他合理答案均可) 2I－＋Cl2=I2＋2Cl－ 5Cl2＋I2＋6H2O=10Cl－＋2IO3—＋12H＋ Cu(OH)2 電解較長時間后，Cu2＋濃度下降，H＋開始放電，溶液pH增大，Cu2＋轉化為Cu(OH)2沉淀

【解析】

Ⅰ. 該裝置能自發進行氧化還原反應而形成原電池，活潑金屬鋅做負極，失電子發生氧化反應生成鋅離子，電極反應式為Zn-2e-=Zn2+，鐵做正極，溶液中氫離子得電子發生還原反應生成氫氣，電極反應式為2H++2e-=H2↑；

Ⅱ.該裝置為電解裝置，電解時，氯離子在陽極失電子發生氧化反應生成氯氣，電極反應式為2Cl——2e-=Cl2↑，銅離子在陰極上得電子發生還原反應生成銅，電極反應式為Cu2＋＋2e－=Cu。

Ⅰ.（1）該裝置能自發進行氧化還原反應而形成原電池，鋅易失電子而作負極、鐵作正極，負極上電極反應式為Zn-2e-=Zn2+，故答案為：Zn-2e-=Zn2+；

（2）由題給假設可知，假設三為:鐵參與反應，鐵被氧化生成Fe2+、Fe3+。故答案為：鐵參與反應，被氧化生成Fe2+、Fe3+；

(3) 亞鐵離子和K3[Fe（CN）6]生成藍色沉淀，鐵離子和硫氰化鉀溶液反應生成血紅色溶液，據②、③、④現象知，正極附近溶液不含Fe2+、Fe3+，即鐵不參與反應，故答案為：正極附近溶液不含Fe2+、Fe3+；

(4) 可以采用物理或化學方法防止金屬被腐蝕，如：在鋼鐵表面刷一層油漆、鍍銅等，故答案為：在鋼鐵表面刷一層油漆、鍍銅（其他合理答案均可）；

Ⅱ. （1）由題意可知，氯氣能氧化碘離子生成碘單質，碘能被氯氣氧化生成碘酸，離子方程式分別為2I-+Cl2=I2+2Cl-、5Cl2+I2+6H2O=10Cl-+2IO3-+12H+，故答案為：2I-+Cl2=I2+2Cl-、5Cl2+I2+6H2O=10Cl-+2IO3-+12H+；

（2）陰極上電極反應式為：Cu 2++2e-=Cu，當銅離子放電完畢后，氫離子放電，2H++2e-=H2↑，致使該電極附近呈堿性，Cu 2++2OH-=Cu（OH）2↓，故答案為：Cu（OH）2；電解較長時間后，Cu2+濃度下降，H+開始放電，溶液pH增大，Cu2+轉化為Cu（OH）2。