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(qiáng)，或正極反應(yīng)物的氧化性越強(qiáng)，原電池的電壓越大。

（1）同學(xué)們利用下表中裝置進(jìn)行實(shí)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(shí)驗I中鐵主要發(fā)生了析氫腐蝕，其負(fù)極反應(yīng)式是__________。

②針對實(shí)驗Ⅱ現(xiàn)象：甲同學(xué)認(rèn)為不可能發(fā)生析氫腐蝕，其理論判斷依據(jù)是__________；

乙同學(xué)認(rèn)為實(shí)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(shí)驗，探究實(shí)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(shí)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(shí)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)改用下圖裝置對Ⅳ、V重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗，其設(shè)計意圖是__________；重復(fù)實(shí)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】 Fe—2e-＝Fe2+ 在金屬活動性順序中，Cu在H后，Cu不能置換出H2 O2+4H++4e-＝2H2O O2濃度越大，其氧化性越強(qiáng)，使電壓值增大 溶液的酸堿性 排除溶液中的Na+（或SO42-）對實(shí)驗的可能干擾 排除Cu在酸堿性不同的溶液中，其還原性不同對該實(shí)驗結(jié)果的影響 溶液酸性越強(qiáng)，O2的氧化性越強(qiáng)（介質(zhì)或環(huán)境的pH影響物質(zhì)的氧化性）

【解析】分析：(1).①.I中的鐵主要發(fā)生析氫腐蝕，鐵在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；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(shí)驗Ⅱ中應(yīng)發(fā)生吸氧腐蝕，則在正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水；(2). ①.實(shí)驗Ⅱ、Ⅲ、IV的電解質(zhì)相同，不同的是氧氣的濃度，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；②.實(shí)驗Ⅳ、V是利用電解質(zhì)溶液的酸堿性不同，來判斷電壓表的指針偏轉(zhuǎn)情況；③.實(shí)驗IV中加入Na2SO4溶液的目的是排除溶液中的Na+（或SO42-）對實(shí)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(shí)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(shí)驗結(jié)果的影響；重復(fù)實(shí)驗時，記錄電壓表讀數(shù)依次為c'、d'，且c'>d'，說明溶液酸性越強(qiáng)，O2的氧化性越強(qiáng)。

詳解：(1). ①. I中的鐵主要發(fā)生析氫腐蝕，則鐵在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Fe－2e－＝Fe2+，故答案為：Fe－2e－＝Fe2+；

②. 在金屬活動性順序中，Cu在H的后面，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(shí)驗Ⅱ中應(yīng)發(fā)生吸氧腐蝕，則在正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，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(shí)驗Ⅱ、Ⅲ、IV的電解質(zhì)相同，不同的是氧氣的濃度，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(qiáng)，使電壓值增大，故答案為：O2濃度越大，其氧化性越強(qiáng)，使電壓值增大；

②. 在實(shí)驗Ⅳ、V中是利用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，其目的是探究溶液的酸堿性對O2氧化性的影響，故答案為：溶液的酸堿性；

③. 實(shí)驗IV中加入Na2SO4溶液的目的是排除溶液中的Na+（或SO42-）對實(shí)驗的可能干擾，故答案為：排除溶液中的Na+（或SO42-）對實(shí)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(shí)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(shí)驗結(jié)果的影響；重復(fù)實(shí)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(qiáng)，O2的氧化性越強(qiáng)，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(shí)驗結(jié)果的影響；溶液酸性越強(qiáng)，O2的氧化性越強(qiáng)（介質(zhì)或環(huán)境的pH影響物質(zhì)的氧化性）。