某研究小組探究電解FeCl2溶液的電極反應(yīng)產(chǎn)物
(1)配制1mol?L-1FeCl2溶液,測得pH=4.91,原因 Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+(用離子方程式表示)。從化合價角度分析,F(xiàn)e2+具有 氧化性和還原性氧化性和還原性。
(2)該小組同學(xué)預(yù)測電解FeCl2溶液兩極的現(xiàn)象:陽極有黃綠色氣體產(chǎn)生,陰極有無色氣體產(chǎn)生。該小組同學(xué)用如圖裝置電解1mol?L-1FeCl2溶液:
實驗 | 條件 | 操作及現(xiàn)象 | ||
電壓 | pH | 陽極 | 陰極 | |
Ⅰ | 1.5v | 4.91 | 無氣泡產(chǎn)生,溶液逐漸變渾濁,5分鐘后電極表面析出紅褐色固體 | 無氣泡產(chǎn)生,4分鐘后電極表面有銀灰色金屬狀固體附著 |
K3[Fe(CN)]6溶液;出現(xiàn)藍色沉淀
K3[Fe(CN)]6溶液;出現(xiàn)藍色沉淀
(試劑和現(xiàn)象),證明該固體為Fe。②該小組同學(xué)進一步分析紅褐色固體產(chǎn)生的原因,甲同學(xué)認為
Fe2+-e-=Fe3+,陰極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,F(xiàn)e3+與OH-結(jié)合生成Fe(OH)3
Fe2+-e-=Fe3+,陰極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,F(xiàn)e3+與OH-結(jié)合生成Fe(OH)3
;乙同學(xué)認為2Cl--2e-=Cl2↑,Cl2可氧化Fe2+最終生成Fe(OH)3。為證實結(jié)論,設(shè)計方案如下:用實驗Ⅰ的裝置和1.5v電壓,電解酸化(pH=4.91)的
2mol/LNaCl溶液
2mol/LNaCl溶液
,通電5分鐘后,陽極無明顯現(xiàn)象,證實乙同學(xué)的推論不正確。丙同學(xué)認為仍不嚴謹,原因是產(chǎn)生的氣體溶于水,繼續(xù)實驗 取陽極附近溶液,加入淀粉KI溶液后,溶液不變藍
取陽極附近溶液,加入淀粉KI溶液后,溶液不變藍
(操作和現(xiàn)象),進一步證實了乙同學(xué)的推論不正確。(3)該小組同學(xué)進一步探究電解1mol?L-1FeCl2溶液電極產(chǎn)物的影響因素。
實驗 | 條件 | 操作及現(xiàn)象 | ||
電壓 | pH | 陽極 | 陰極 | |
Ⅱ | 1.5v | 2.38 | 無氣泡產(chǎn)生,溶液出現(xiàn)少量渾濁,滴加KSCN溶液變紅色 | 無氣泡產(chǎn)生,電極表面有銀灰色金屬狀固體附著 |
Ⅲ | 1.5v | 1.00 | 無氣泡產(chǎn)生,溶液無渾濁現(xiàn)象,滴加KSCN溶液變紅色 | 有氣泡產(chǎn)生,無固體附著 |
Ⅳ | 3.0v | 4.91 | 無氣泡產(chǎn)生,溶液逐漸變渾濁,3分鐘后電極表面有紅褐色固體產(chǎn)生 | 極少量氣泡產(chǎn)生,1分鐘出現(xiàn)鍍層金屬 |
Ⅴ | 6.0v | 4.91 | 有氣泡產(chǎn)生,遇濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍。溶液逐漸變渾濁 | 大量氣泡產(chǎn)生,迅速出現(xiàn)鍍層金屬 |
陽極Fe2+放電時,酸性較強主要生成Fe3+;酸性較弱主要生成Fe(OH)3。
陰極
酸性較強時,H+放電,酸性較弱時,F(xiàn)e2+放電
酸性較強時,H+放電,酸性較弱時,F(xiàn)e2+放電
。②對比實驗Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ可以得出結(jié)論:
增大電壓,不僅可以改變離子的放電能力,也可以
改變電極反應(yīng)的速率
改變電極反應(yīng)的速率
。(4)綜合分析上述實驗,電解過程中電極反應(yīng)的產(chǎn)物與
電解質(zhì)溶液的酸堿性、電源電壓
電解質(zhì)溶液的酸堿性、電源電壓
有關(guān)。【考點】電解原理.
【答案】Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+;氧化性和還原性;K3[Fe(CN)]6溶液;出現(xiàn)藍色沉淀;Fe2+-e-=Fe3+,陰極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,F(xiàn)e3+與OH-結(jié)合生成Fe(OH)3;2mol/LNaCl溶液;取陽極附近溶液,加入淀粉KI溶液后,溶液不變藍;酸性較強時,H+放電,酸性較弱時,F(xiàn)e2+放電;改變電極反應(yīng)的速率;電解質(zhì)溶液的酸堿性、電源電壓
【解答】
【點評】
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