某興趣小組利用電解裝置，探究“鐵作陽極”時發生反應的多樣*，實驗過程如下。(1)實驗1：用KCl作電解質，一定...

問題詳情：

某興趣小組利用電解裝置，探究“鐵作陽極”時發生反應的多樣*，實驗過程如下。

(1)實驗1：用KCl作電解質，一定電壓下，按圖1裝置電解，現象如下：石墨電極上迅速產生無*氣體，鐵電極上無氣體生成，鐵逐漸溶解。5 min後U型管下部出現灰綠*固體，之後鐵電極附近也出現灰綠*固體，10 min後斷開K．按圖2進行實驗。

①石墨電極上的電極反應式是_____。

②確認灰綠*固體中含有Fe2+的實驗現象是_____。

③灼燒晶體X，透過藍*鈷玻璃觀察到火焰呈紫*。結合平衡移動原理，解釋“試管i中析出白*晶體”的原因是_____。

(2)實驗2：其他條件不變時，用圖3裝置重複實驗，10 min後鐵電極附近溶液依然澄清，斷開K，按圖4進行實驗

①結合圖1和圖2裝置中現象的差異説明鹽橋的作用是_____。

②對比圖2和圖4的現象，解釋實驗1和2中陽極附近實驗現象不同的原因是：_____。

(3)實驗3：用KOH作電解質

用圖1裝置電解濃KOH溶液，觀察到鐵電極上立即有氣體生成，附近溶液逐漸變為淡紫*()，沒有沉澱產生。

①鐵電極上OH-能夠放電的原因是_____。

②陽極生成FeO的總電極反應式是_____。

③某同學推測生成的必要條件是濃鹼環境，將圖5中的實驗方案補充完整，*實推測成立。試劑a：_____、現象b：_____。

(4)根據上述實驗，“鐵作陽極”時發生反應的多樣*與_____有關。

【回答】

2H++2e-＝H2↑（或2H2O+2e-＝2OH-+H2↑）    試管iii中生成藍*沉澱，試管v中沒有藍*沉澱    試管i中存在溶解平衡：KCl(s)⇌K+(aq)+Cl-(aq)，滴加12 mol/L的鹽*，增大c(Cl-)，平衡逆向移動，析出KCl晶體    阻礙OH-向陽極遷移，避免灰綠*固體生成    本實驗條件下鐵在陽極區的產物主要為Fe2+，Fe2+在鹼*條件下更容易被氧化為Fe3+    c(OH-)增大，反應速率加快（更容易放電）    Fe﹣6e-+8OH-＝+4H2O    水    紫*消失    OH-的濃度   

【分析】

（1）①石墨電極是電解池的*極，電極上的電極反應是*離子得到電子發生還原反應生成*氣；

②灰綠*固體用鹽*溶解後的溶液中加入鐵*化鉀溶液生成藍*藍*沉澱，灰綠*懸濁液過濾後的溶液中加入鐵*化鉀溶液無藍*沉澱生成；

③灼燒固體X透過藍*鈷玻璃觀察到火焰為紫*，説明含鉀元素，是因為試管i中存在溶解平衡：KCl（s）⇌K+ （aq）+Cl﹣（aq），滴加12mol/L的鹽*，增大c（Cl﹣），平衡逆向移動；

（2）①鹽橋中的*離子代替*氧根離子向陽極移動，避免*氧化亞鐵的生成；

②依據實驗Ⅰ中的vi、vii與ii～v中的實驗現象比較可知，vii中加溶液入鐵*化鉀溶液後生成大量藍*沉澱，説明在使用鹽橋的實驗條件下，鐵在陽極區的產物為亞鐵離子，vi中溶液中加入KSCN溶液後溶液呈淺紅*；

II．KOH作電解質

（3）①*氧根離子濃度增大，反應速率加快，*氧根離子會放電生成氧氣；

②陽極上生成的氧氣能夠將亞鐵離子氧化為FeO；

③推測生成FeO的必要條件是濃鹼環境，只需要改變溶液鹼*看是否仍然生成FeO；

（4）根據以上實驗現象分析“鐵作陽極”時影響反應產物的因素。

【詳解】

（1）①石墨電極為*極，溶液中的*離子放電生成*氣，電極反應式為：2H++2e﹣＝H2↑或2H2O+2e﹣＝2OH﹣+H2↑，故*為：2H++2e﹣＝H2↑（或2H2O+2e﹣＝2OH﹣+H2↑）；

②灰綠*固體用鹽*溶解後的溶液中加入鐵*化鉀溶液，生成藍*沉澱，灰綠*懸濁液過濾後的溶液中加入鐵*化鉀溶液，無藍*沉澱生成，説明灰綠*懸濁液中含有Fe2+，故*為：試管iii中生成藍*沉澱，試管v中沒有藍*沉澱；

③灼燒晶體X，透過藍*鈷玻璃觀察到火焰呈紫*，説明含有鉀元素，是因為試管i中存在溶解平衡：KCl（s）⇌K+（aq）+Cl﹣（aq），滴加12 mol/L的鹽*，增大c（Cl﹣），平衡逆向移動，析出KCl晶體，白*晶體為*化鉀晶體，故*為：試管i中存在溶解平衡：KCl（s）⇌K+（aq）+Cl﹣（aq），滴加12 mol/L的鹽*，增大c（Cl﹣），平衡逆向移動，析出KCl晶體；

（2）①鹽橋中的*離子代替*氧根離子向陽極移動，避免灰綠*固體生成，故*為：阻礙OH﹣向陽極遷移，避免灰綠*固體生成；

②根據實驗I中vi、vii與ii～v中的現象比較可知，vii中加入鐵*化鉀溶液後生成大量藍*沉澱，説明在使用鹽橋的實驗條件下鐵在陽極區的產物主要為Fe2+，vi中溶液在加入KSCN溶液後呈淺紅*，説明Fe2+在鹼*條件下更容易被氧化為Fe3+，故*為：本實驗條件下鐵在陽極區的產物主要為Fe2+，Fe2+在鹼*條件下更容易被氧化為Fe3+；

（3）①c（OH﹣）增大，反應速率加快，使得鐵電極上OH﹣能夠放電，故*為：c（OH﹣）增大，反應速率加快（更容易放電）；

②陽極上生成的氧氣能夠將亞鐵離子氧化生成FeO，反應的總電極反應式為：Fe﹣6e﹣+8OH﹣＝FeO+4H2O，故*為：Fe﹣6e﹣+8OH﹣＝FeO+4H2O；

③要推測生成FeO的必要條件是濃鹼環境，只需要改變溶液的鹼*，看是否仍然生成FeO即可，實驗方案為：將淡紫*（FeO42﹣）溶液加入水中稀釋，使溶液的鹼*減弱，則發生反應4FeO+10H2O⇌4Fe（OH）3↓+8OH﹣+3O2↑，看到紫*消失，生成紅褐*沉澱和無*氣體，説明生成FeO的必要條件是濃鹼環境，故*為：水；紫*消失；

（4）根據上述實驗可知，“鐵作陽極”時發生反應的多樣*與OH﹣的濃度有關，故*為：OH﹣的濃度。

【點睛】

本題以鐵為陽極時發生反應的多樣*探究實驗考查電解原理的應用，明確電解原理為解答關鍵，注意掌握常見元素化合物*質，難點（3）③推測生成FeO的必要條件是濃鹼環境，只需要改變溶液鹼*看是否仍然生成FeO。

知識點：電解原理

題型：實驗,探究題