Question

5．某實驗小組同學(xué)對電化學(xué)原理進行了一系列探究活動．

（1）如圖1為某實驗小組依據(jù)氧化還原反應(yīng)：（用離子方程式表示）Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu設(shè)計的原電池裝置，反應(yīng)前兩電極質(zhì)量相等，一段時間后，兩電極質(zhì)量相差12g，導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移0.2mol電子
（2）其它條件不變，若將CuCl₂溶液換為NH₄Cl溶液，石墨電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑；2H⁺+2e^-═H₂↑；用吸管吸出鐵片附近溶液少許于試管中，向其中滴加少量新制飽和氯水，寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液，溶液變紅，繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水，顏色褪去，某同學(xué)的認為是“溶液中的+3價鐵被氧化為更高的價態(tài)”，如果+3價鐵被氯氣氧化為FeO₄^2-，寫出該反應(yīng)的離子方程式2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O═2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺．
（3）其它條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，如圖2所示，一段時間后，在甲裝置銅絲附近滴加酚酞試液，現(xiàn)象是溶液變紅電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-乙裝置中石墨（1）為陰極（填正、負、陰、陽），乙裝置中與銅線相連石墨電極上的生成物常用濕潤淀粉碘化鉀試紙檢驗．

Answer 1

分析 （1）圖1為原電池反應(yīng)，F(xiàn)e為負極，發(fā)生反應(yīng)：Fe-2e^-=Fe^2-，石墨為正極，發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）若將CuCl₂溶液換為NH₄Cl溶液，溶液呈酸性，正極發(fā)生2H⁺+2e^-═H₂↑，負極發(fā)生Fe-2e^-=Fe^2-，加入氯水發(fā)生2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，甲裝置為鐵的吸氧腐蝕，乙為電解池裝置．

解答 解：（1）圖1為原電池反應(yīng)，F(xiàn)e為負極，發(fā)生：Fe-2e^-=Fe^2-，石墨為正極，發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu，總反應(yīng)式為Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，一段時間后，兩電極質(zhì)量相差12g，
則Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu   兩極質(zhì)量差△m    轉(zhuǎn)移電子
  56g                   64g      56g+64g=120g     2mol
                                          12g               n
則：n=0.2mol，
故答案為：Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu；0.2；
（2）若將CuCl₂溶液換為NH₄Cl溶液，溶液呈酸性，發(fā)生：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，石墨電極正極發(fā)生2H⁺+2e^-═H₂↑，負極發(fā)生反應(yīng)：Fe-2e^-=Fe^2-，加入氯水發(fā)生反應(yīng)：2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-；如果+3價鐵被氧化為FeO₄^2-，發(fā)生反應(yīng)為：2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O═2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-；2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O═2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺；
（3）若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，甲裝置為鐵的吸氧腐蝕，鐵為負極，銅為正極，正極發(fā)生 O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，呈堿性，滴加酚酞，溶液變紅，則乙裝置銅為陽極，石墨為陰極，乙為電解池裝置，陽極發(fā)生2Cl^--2e^-═Cl₂↑，生成的氯氣可用濕潤淀粉碘化鉀試紙檢驗，試紙變藍，
故答案為：溶液變紅； O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；陰；濕潤淀粉碘化鉀試紙．

點評 本題綜合考查原電池和電解池知識，題目難度中等，側(cè)重于電化學(xué)知識的綜合運用的考查，注意明確電極反應(yīng)方程式的書寫方法，為解答該題的關(guān)鍵．