Question

某反應中反應物與生成物有：FeCl₂、FeCl₃、CuCl₂、Cu。
（1）將上述反應設計成的原電池如圖甲所示，請回答下列問題：
 
①圖中X溶液是                            ；
②石墨電極上發生的電極反應式為                                         ；
③原電池工作時，鹽橋中的           (填“K^＋”或“Cl^－”)不斷進入X溶液中。
（2）將上述反應設計成的電解池如圖乙所示，乙燒杯中金屬陽離子的物質的量與電子轉移的物質的量的變化關系如圖丙，請回答下列問題：
①M是         極；     ②圖丙中的②線是             的變化。
③當電子轉移為2 mol時，向乙燒杯中加入        L 5 mol·L^－1 NaOH溶液才能使Cu²⁺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，具有很多優點。
①高鐵酸鈉生產方法之一是電解法，其原理為Fe＋2NaOH＋2H₂ONa₂FeO₄＋3H₂↑，則電解時陽極的電極反應式是                                 。
②高鐵酸鈉生產方法之二是在強堿性介質中用NaClO氧化Fe(OH)₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，該反應的離子方程式為                                      。

Answer 1

(1) ①FeCl₃、FeCl₂ ②Fe³⁺+e^-＝Fe²⁺③K^＋  (2)①負
②Fe^2＋（或者FeCl₂）③2.8   (3)①Fe＋8OH^－－6e^－＝FeO₄^2-＋4H₂O
②2Fe(OH)₃＋3ClO^－＋4OH^－＝2FeO₄^2-＋3Cl^－＋5H₂O

解析試題分析：（1）①該反應應該是Cu+2FeCl₃=CuCl₂+2FeCl₂，其中銅是還原劑作負極，正極是氯化鐵得到電子被還原為氯化亞鐵，所以裝置中X應該是FeCl₃、FeCl₂。
②石墨是正極，鐵離子得到電子，電極上發生的電極反應式為Fe³⁺+e^-＝Fe²⁺。
③原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發生還原反應，因此該原電池工作時，鹽橋中的K^＋不斷進入X溶液中。
（2）①根據丙圖可知溶液中有三種金屬陽離子，而根據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為負極，N為正極。
②根據轉移電子的物質的量和金屬陽離子的物質的量的變化，可知①為Fe³⁺，②為Fe²⁺，③為Cu²⁺。③當電子轉移為2mol時，溶液中有Fe³⁺ 2mol，Fe²⁺ 3mol，Cu²⁺為1mol，所以需要加入NaOH溶液14mol，因此NaOH溶液等體積為14mol÷5mol/L＝2.8L。
（3）①電解時陽極發生氧化反應，電極反應方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
②NaClO氧化Fe（OH）₃的反應方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O。
考點：考查電化學原理以及氧化還原反應的應用