某研究小組探究電解FeCl2溶液的電極反應產(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)該小組同學預測電解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 |
①取少量銀灰色固體洗滌后,加稀H
2SO
4有氣泡產(chǎn)生,再向溶液中加入
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該小組同學進一步分析紅褐色固體產(chǎn)生的原因,甲同學認為
Fe2+-e-=Fe3+,陰極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,F(xiàn)e3+與OH-結(jié)合生成Fe(OH)3
Fe2+-e-=Fe3+,陰極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,F(xiàn)e3+與OH-結(jié)合生成Fe(OH)3
;乙同學認為2Cl
--2e
-=Cl
2↑,Cl
2可氧化Fe
2+最終生成Fe(OH)
3。
為證實結(jié)論,設計方案如下: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,證實乙同學的推論不正確。丙同學認為仍不嚴謹,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的推論不正確。
(3)該小組同學進一步探究電解1mol?L
-1FeCl
2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 |
①對比實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以得出結(jié)論:
陽極Fe
2+放電時,酸性較強主要生成Fe
3+;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
改變電極反應的速率
改變電極反應的速率
。
(4)綜合分析上述實驗,電解過程中電極反應的產(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。