Question

16．氯化鐵溶液能腐蝕銅，工業(yè)上常用此原理生產(chǎn)印刷線路板．
（1）該反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺．
（2）將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成的原電池（如圖甲所示，鹽橋中裝有含原膠的KCl飽和溶液）．

①圖甲中電極是Cu（填電極材料名稱），反應(yīng)一段時(shí)間后圖甲右邊燒杯中溶液含有的金屬陽離子有Fe³⁺、Fe²⁺（填離子符號）；
②原電池工作時(shí)，鹽橋中的Cl^-（填離子符號）不斷進(jìn)入CuCl₂溶液中．
（3）將上述應(yīng)設(shè)計(jì)成電解池（如圖乙所示），為節(jié)約藥品取圖甲工作一段時(shí)間后右邊燒杯中的溶液為電解質(zhì)溶液，圖丙中的曲線①②③分別表示乙燒杯中某種金屬陽離子的物質(zhì)的量與電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量的變化關(guān)系．
①石墨電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為Fe³⁺+e^-═Fe²⁺；
②圖丙中的曲線③代表Cu²⁺（填離子符號）的變化．
③當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為3mol時(shí)，需向乙燒杯中加入2L 7mol•L NaOH溶液才能使所有的金屬離子沉淀完全．

Answer 1

分析 （1）鐵離子與Cu反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子；
（2）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)中的陰離子移向負(fù)極，該反應(yīng)為2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，Cu做負(fù)極，石墨為正極，X為FeCl₃溶液；
（3）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(jì)算．

解答 解：（1）鐵離子與Cu反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子，其反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）①該反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，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⁺，所以溶液中的離子有
Fe³⁺、Fe²⁺；
故答案為：Cu；Fe³⁺、Fe²⁺；
②陰離子向負(fù)極移動，所以Cl^-不斷進(jìn)入CuCl₂溶液中，
故答案為：Cl^-；
（3）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，石墨上鐵離子得電子生成亞鐵離子，其電極反應(yīng)為：Fe³⁺+e^-═Fe²⁺；
故答案為：Fe³⁺+e^-═Fe²⁺；
②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：Cu²⁺；
③由圖象可知，當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為3mol時(shí)，溶液中有Fe³⁺ 1mol，F(xiàn)e²⁺ 4mol，Cu²⁺為1.5mol，所以需要加入NaOH溶液1mol×3+4mol×2+1.5mol×2=14mol，所以NaOH溶液等體積為$\frac{14mol}{7mol/L}$=2L，
故答案為：2．

點(diǎn)評 本題考查了離子方程式的書寫、原電池原理和電解原理的應(yīng)用，題目綜合性強(qiáng)，難度中等，主要考查學(xué)生分析問題的能力和計(jì)算能力，明確正負(fù)極以及陰陽極上發(fā)生的反應(yīng)和電子守恒在計(jì)算中的應(yīng)用方法是解題的關(guān)鍵．