Question

【題目】(1)利用反應Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2設計成如下圖所示的原電池，回答下列問題：

①寫出正極電極反應式：___________

②圖中X溶液是_______，原電池工作時，鹽橋中的_____(填“陽”、“陰”)離子向X溶液方向移動。

(2)控制適合的條件，將反應2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2設計成如圖所示的原電池。

請回答下列問題：

①反應開始時，乙中石墨電極上發生______(填“氧化”或“還原”)反應，電極反應式為_____。

②電流表讀數為0時，反應達到平衡狀態，此時在甲中加入FeCl2固體，則乙中的石墨電極上的反應式為_________。

(3)利用反應2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應設計為原電池，其正極電極反應式為________。

Answer 1

【答案】2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ FeCl3 陽 氧化 2I－－2e－===I2 I2＋2e－===2I－ O2＋4e－＋4H＋===2H2O

【解析】

(1)該反應中，Cu元素化合價由0價變為+2價、Fe元素化合價由+3價變為+2價，所以Cu作負極，不如Cu活潑的金屬或導電的非金屬作正極，FeCl3溶液為電解質溶液，以此解答該題；

(2)①反應開始時，乙中碘離子失電子發生氧化反應，電極反應式為：2I--2e-=I2，Fe3+被還原成Fe2+，則發生還原反應，電極反應式為：Fe3++e-=Fe2+；②反應達到平衡后，向甲中加入適量FeCl2固體，Fe2+濃度增大，平衡逆向移動，則Fe2+失去電子生成Fe3+；

(3)該反應中Cu元素化合價由0價變為+2價、O元素化合價由0價變為-2價，要將該反應設計成原電池，Cu作負極，正極上氧氣得電子發生還原反應，據此分析解答。

(1)①該反應中，Cu元素化合價由0價變為+2價、Fe元素化合價由+3價變為+2價，所以Cu作負極，不如Cu活潑的金屬或導電的非金屬作正極，因此C為正極，發生還原反應，電極方程式為2Fe3++2e-=2Fe2+， 故答案為：2Fe3++2e-=2Fe2+；

②銅被氧化，應為原電池負極，由裝置圖可知，Y是氯化銅溶液，電解質溶液X是FeCl3，右池是正極池，所以鹽橋中的陽離子向X溶液方向(正極)移動，故答案為：FeCl3；陽；

(2)①反應開始時，乙中碘離子失電子發生氧化反應，電極反應式為：2I--2e-=I2，Fe3+被還原成Fe2+，則發生還原反應，電極反應式為：Fe3++e-=Fe2+，故答案為：氧化；2I--2e-=I2；

②反應達到平衡后，電流表讀數為0，向甲中加入適量FeCl2固體，Fe2+濃度增大，平衡逆向移動，則Fe2+失去電子生成Fe3+，發生2Fe2+-2e-=2Fe3+，甲為負極，乙中的石墨作正極，電極反應式為：I2+2e-=2I-，故答案為：I2+2e-=2I-；

(3)2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O反應中Cu元素化合價由0價變為+2價、O元素化合價由0價變為-2價，要將該反應設計成原電池，Cu作負極，正極上氧氣得電子發生還原反應，因為在酸性條件下，所以氧氣得電子和氫離子反應生成水，電極反應式為4H++O2+4e-═2H2O，故答案為：4H++O2+4e-═2H2O。