Question

某反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物有：FeCl₂、FeCl₃、CuCl₂、Cu。

（1）將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成的原電池如圖甲所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①圖中X溶液是                       ；
②Cu電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為                ；
③原電池工作時(shí)，鹽橋中的              離子（填“K⁺”或“Cl^—”）不斷進(jìn)入X溶液中。
（2）將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成的電解池如圖乙所示，乙燒杯中金屬陽(yáng)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(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①M(fèi)是          極；
②圖丙中的②線是_______________離子的變化。
③當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2mol時(shí)，向乙燒杯中加入    L 5mol·L^-1NaOH溶液才能使所有的金屬陽(yáng)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(diǎn)。
①高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之一是電解法，其原理為Fe＋2NaOH＋2H₂ONa₂FeO₄＋3H₂↑，則電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是                    。
②高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之二是在強(qiáng)堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe(OH)₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，該反應(yīng)的離子方程式為                 。
③Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因                           。

Answer 1

(1)FeCl₃和FeCl₂    Cu-2e^-=Cu²⁺    K⁺      
(2)負(fù)      Fe²⁺     2.8
(3) Fe＋8OH^－－6e^－＝FeO₄^2－＋4H₂O     2Fe(OH)₃＋3ClO^－＋4OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O
高價(jià)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。

解析試題分析：（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物可以確定該反應(yīng)為2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂，所以X為FeCl₃和FeCl₂溶液。Cu做負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺，石墨為正極，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，所以K⁺不斷進(jìn)入X溶液中。
（2）根據(jù)丙圖可知溶液中有三種金屬陽(yáng)離子，而根據(jù)X的成分可知X中只有兩種金屬陽(yáng)離子，說(shuō)明在電解過(guò)程中還有Cu²⁺生成，因此Cu做陽(yáng)極，石墨做陰極，所以M為負(fù)極，N為正極，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量的變化，可知①為Fe³⁺，②為Fe²⁺，③為Cu²⁺。當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2mol時(shí)，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。
（3）電解時(shí)陽(yáng)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。Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因高價(jià)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。
考點(diǎn)：原電池電解原理
點(diǎn)評(píng)：本題綜合性強(qiáng)，難度大，主要考查學(xué)生分析問(wèn)題的能力，是高考的熱點(diǎn)習(xí)題。