Question

【題目】方法與規(guī)律提煉：

(1)某同學利用原電池裝置證明了反應Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能夠發(fā)生，設計的裝置如下圖所示。

為達到目的，其中石墨為_________極，甲溶液是____________，證明反應Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能夠發(fā)生的實驗操作及現(xiàn)象是_________________________

(2)用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NO)已成為環(huán)境修復研究的熱點之一。Fe還原水體中NO3-的反應原理如圖所示。

上圖中作負極的物質是___________。正極的電極反應式是______________。

(3)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術的基礎上，科學家最近采用碳基電極材料設計了一種新的工藝方案，主要包括電化學過程和化學過程，如下圖所示：陰極區(qū)的電極反應式為_______________。 電路中轉移1 mol電子，需消耗氧氣_______L(標準狀況)。

(4)KClO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。

寫出電解時陰極的電極反應式___________________電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為_________，其遷移方向是_____________（填a→b或b→a）。

學法題：通過此題的解答，請歸納總結書寫電極反應式的方法____

Answer 1

【答案】負 FeSO4 或FeCl2溶液 分別取電池工作前與工作一段時間后左側燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色加深 鐵 NO3-＋8e－＋10H＋=NH4+＋3H2O Fe3+＋e－= Fe2+ 5.6L 2H＋＋2e－= H2 ↑ K+ a→b 原電池中先確定原電池的正負極，列出正負極上的反應物質，并標出相同數(shù)目電子的得失；注意負極反應生成的陽離子與電解質溶液中的陰離子是否共存。電解池中電極反應式的書寫看陽極材料，如果陽極是惰性電極（Pt、Au、石墨），則應是電解質溶液中的離子放電，應根據(jù)離子的放電順序進行書寫。

【解析】

根據(jù)原電池原理，負極發(fā)生氧化反應；根據(jù)電解池原理，陰極發(fā)生還原反應，通過物質的化合價變化判斷反應發(fā)生原理，陽離子移動方向與電子移動方向相同，據(jù)此回答問題。

(1) 已知電池總反應為反應Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋，銀離子化合價降低，得到電子，作正極，故石墨一側僅為導電材料，作負極，甲溶液是含Fe2+的溶液，可以為FeSO4 或FeCl2溶液。證明反應能夠發(fā)生，實際上即證明有Fe3+生成，實驗操作及現(xiàn)象是分別取電池工作前與工作一段時間后左側燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色加深。

(2) 由圖可知，電子從鐵電極移到外側，故鐵電極失去電子，發(fā)生氧化反應，做負極。正極NO3-得到電子變?yōu)?/span>NH4+，NO3-＋8e－＋10H＋=NH4+＋3H2O；

(3)由題可知，HCl失去電子變?yōu)?/span>Cl2，發(fā)生氧化反應，做陽極。陰極區(qū)的電極反應式為Fe3+＋e－= Fe2+， 外側Fe2+與氧氣反應4Fe2++O2+4H+= 4Fe3++2H2O，電路中轉移1 mol電子，需消耗氧氣0.25mol，即5.6L(標準狀況)。

(4)由圖可知， 陰極溶液為KOH，根據(jù)陽離子放電順序H+>K+，即電解時陰極的電極反應式為2H＋＋2e－= H2 ↑。陰極得到電子，陽離子向陰極移動，即電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為K+，其遷移方向是a→b。

歸納電極反應式的書寫方法：原電池中先確定原電池的正負極，列出正負極上的反應物質，并標出相同數(shù)目電子的得失；注意負極反應生成的陽離子與電解質溶液中的陰離子是否共存。電解池中電極反應式的書寫看陽極材料，如果陽極是惰性電極（Pt、Au、石墨），則應是電解質溶液中的離子放電，應根據(jù)離子的放電順序進行書寫。