Question

【題目】某小組同學(xué)利用原電池裝置探究物質(zhì)的性質(zhì)。

資料顯示：原電池裝置中，負(fù)極反應(yīng)物的還原性越強，或正極反應(yīng)物的氧化性越強，原電池的電壓越大。

（1）同學(xué)們利用下表中裝置進(jìn)行實驗并記錄。

裝置	編號	電極A	溶液B	操作及現(xiàn)象
	Ⅰ	Fe	pH=2的 H2SO4	連接裝置后，石墨表面產(chǎn)生無色氣泡；電壓表指針偏轉(zhuǎn)
	Ⅱ	Cu	pH=2的H2SO4	連接裝置后，石墨表面無明顯現(xiàn)象；電壓表指針偏轉(zhuǎn)，記錄讀數(shù)為a

①同學(xué)們認(rèn)為實驗Ⅰ中鐵主要發(fā)生了析氫腐蝕，其正極反應(yīng)式是_________。

②針對實驗Ⅱ現(xiàn)象：甲同學(xué)認(rèn)為不可能發(fā)生析氫腐蝕，其判斷依據(jù)是_________；乙同學(xué)認(rèn)為實驗Ⅱ中應(yīng)發(fā)生吸氧腐蝕，其正極的電極反應(yīng)式是_________。

（2）同學(xué)們?nèi)杂蒙鲜鲅b置并用Cu和石墨為電極繼續(xù)實驗，探究實驗Ⅱ指針偏轉(zhuǎn)原因及影響O2氧化性的因素。

編號	溶液B	操作及現(xiàn)象
Ⅲ	經(jīng)煮沸的pH=2的 H2SO4	溶液表面用煤油覆蓋，連接裝置后，電壓表指針微微偏轉(zhuǎn)，記錄讀數(shù)為b
Ⅳ	pH=2的H2SO4	在石墨一側(cè)緩慢通入O2并連接裝置，電壓表指針偏轉(zhuǎn)，記錄讀數(shù)為c；取出電極，向溶液中加入數(shù)滴濃Na2SO4溶液混合后，插入電極，保持O2通入，電壓表讀數(shù)仍為c
Ⅴ	pH=12的NaOH	在石墨一側(cè)緩慢通入O2并連接裝置，電壓表指針偏轉(zhuǎn)，記錄讀數(shù)為d

①丙同學(xué)比較實驗Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的電壓表讀數(shù)為：c＞a＞b，請解釋原因是_________。

②丁同學(xué)對Ⅳ、Ⅴ進(jìn)行比較，其目的是探究對O2氧化性的_________影響。

③實驗Ⅳ中加入Na2SO4溶液的目的是_________。

④為達(dá)到丁同學(xué)的目的，經(jīng)討論，同學(xué)們認(rèn)為應(yīng)改用右圖裝置對Ⅳ、Ⅴ重復(fù)進(jìn)行實驗，其設(shè)計意圖是_________；重復(fù)實驗時，記錄電壓表讀數(shù)依次為c′、d′，且c′＞d′，由此得出的結(jié)論是_________。

Answer 1

【答案】（1）①2H+ + 2e- = H2↑；②在金屬活動性順序中，Cu在H后，Cu不能置換出H2；O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O

（2）①O2濃度越大，其氧化性越強，使電壓值增大；②溶液的酸堿性；③排除溶液中的Na+（或SO42-）對實驗的可能干擾；④排除Cu在酸堿性不同的溶液中，其還原性不同對該實驗結(jié)果的影響；溶液酸性越強，O2的氧化性越強（介質(zhì)或環(huán)境的pH影響物質(zhì)的氧化性）

【解析】

試題分析：（1）①Ⅰ中鐵主要發(fā)生了析氫腐蝕，其正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H++2e-=H2↑，故答案為：2H++2e-=H2↑；

②銅與氫離子不能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；乙同學(xué)認(rèn)為實驗Ⅱ中應(yīng)發(fā)生吸氧腐蝕，其正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣得電子生成氫氧根離子，其正極的電極反應(yīng)式是O2+4H++4e-=2H2O，故答案為：在金屬活動性順序中，Cu在H后，Cu不能置換出H2；O2+4H++4e-=2H2O；

（2）①實驗Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的電解質(zhì)相同，不同的是氧氣的濃度不同，出現(xiàn)了電壓表讀數(shù)不同，根據(jù)數(shù)值的相對大小可知，氧氣濃度越大，電壓表的讀數(shù)越高，所以O2濃度越大，其氧化性越強，使電壓值增大，故答案為：O2濃度越大，其氧化性越強，使電壓值增大；

②實驗Ⅳ、Ⅴ是溶液的酸堿性不同，來判斷電壓表的指針偏轉(zhuǎn)情況，所以Ⅳ、Ⅴ進(jìn)行比較，其目的是探究對O2氧化性的酸堿性的影響，故答案為：溶液的酸堿性；

③實驗Ⅳ中加入Na2SO4溶液的目的是排除溶液中的Na+（或SO42-）對實驗的可能干擾，故答案為：排除溶液中的Na+（或SO42-）對實驗的可能干擾；

④為達(dá)到丁同學(xué)的目的，經(jīng)討論，同學(xué)們認(rèn)為應(yīng)改用如圖裝置對Ⅳ、Ⅴ重復(fù)進(jìn)行實驗，其設(shè)計意圖是排除Cu在酸堿性不同的溶液中，其還原性不同對該實驗結(jié)果的影響；重復(fù)實驗時，記錄電壓表讀數(shù)依次為c′、d′，且c′＞d′，由此得出的結(jié)論是溶液酸性越強，O2的氧化性越強，故答案為：排除Cu在酸堿性不同的溶液中，其還原性不同對該實驗結(jié)果的影響；溶液酸性越強，O2的氧化性越強（介質(zhì)或環(huán)境的pH影響物質(zhì)的氧化性）。