Question

某反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物有：FeCl₂、FeCl₃、CuCl₂、Cu，已知圖中X溶液均是FeCl₃和FeCl₂混合溶液，請回答下列問題：

（1）將上述反應(yīng)設(shè)計成的原電池如圖甲所示：石墨電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

，原電池工作時，鹽橋中的

 

（填“K⁺”或“Cl^-”）不斷進(jìn)入X溶液中．
（2）將上述反應(yīng)設(shè)計成的電解池如圖乙所示，若乙燒杯中金屬陽離子的物質(zhì)的量與電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量的變化關(guān)系如圖丙，請回答下列問題：
①M(fèi)是

 

極；
②銅電極上的電極反應(yīng)式．
③圖丙中的②線是

 

（填離子符號）的物質(zhì)的量變化．
④當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2mol時，向乙燒杯中加入體積為

 

 L 5mol?L^-1 NaOH溶液才能使所有的金屬陽離子沉淀完全．
（3）鐵的重要化合物高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型飲用水消毒劑，具有很多優(yōu)點．
高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之一是電解法，其原理為Fe+2NaOH+2H2O

通電  .

Na2FeO4+3H2↑，試寫出電解時陽極的電極反應(yīng)式

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）原電池的構(gòu)成條件：自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，據(jù)此確定電解質(zhì)溶液，在原電池的負(fù)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電解質(zhì)中的陽離子移向正極，該反應(yīng)為2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，Cu做負(fù)極，石墨為正極，X為FeCl₃溶液；
（2）根據(jù)丙圖可知溶液中有三種金屬陽離子，而根據(jù)X的成分可知X中只有兩種金屬陽離子，說明在電解過程中還有Cu²⁺生成，因此Cu做陽極，石墨做陰極，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽離子的物質(zhì)的量的變化確定曲線對應(yīng)的離子，結(jié)合轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量計算；
（3）Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因高價鐵具有氧化性，能消毒殺菌，生成Fe³⁺形成膠體，具有吸附懸浮物的凈水的作用，電解時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，NaClO氧化Fe（OH）₃的反應(yīng)方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

解答： 解：（1）①據(jù)反應(yīng)物和生成物可以確定該反應(yīng)為2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，Cu做負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu-2e^-═Cu²⁺，石墨為正極，電極反應(yīng)式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，陽離子向正極移動，所以K⁺不斷進(jìn)入X溶液中，
故答案為：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；K⁺；
（2）①根據(jù)丙圖可知溶液中有三種金屬陽離子，而根據(jù)X的成分可知X中只有兩種金屬陽離子，說明在電解過程中還有Cu²⁺生成，因此Cu做陽極，石墨做陰極，所以M為負(fù)極，N為正極，故答案為：負(fù)；
②Cu做陽極，極反應(yīng)為Cu-2e^-═Cu²⁺，故答案為：極反應(yīng)為Cu-2e^-═Cu²⁺；
③根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽離子的物質(zhì)的量的變化，可知①為Fe³⁺，②為Fe²⁺，③為Cu²⁺，故答案為：Fe²⁺； 
④當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2mol時，溶液中有Fe³⁺ 2mol，F(xiàn)e²⁺ 3mol，Cu²⁺為1mol，所以需要加入NaOH溶液14mol，所以NaOH溶液等體積為

14mol

5mol/L

=2.8L，故答案為：2.8；
（3）電解時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．

點評：本題綜合原電池電解原理以及原電池知識，綜合性強(qiáng)，難度大，主要考查學(xué)生分析問題的能力，是高考的熱點習(xí)題．