Question

某反應中反應物與生成物有：FeCl₂、FeCl₃、CuCl₂、Cu，已知圖中X溶液均是FeCl₃和FeCl₂混合溶液，請回答下列問題：

（1）將上述反應設計成的原電池如圖甲所示：石墨電極上發(fā)生的電極反應式為

 

，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，若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銅電極上的電極反應式．
③圖丙中的②線是

 

（填離子符號）的物質的量變化．
④當電子轉移為2mol時，向乙燒杯中加入體積為

 

 L 5mol?L^-1 NaOH溶液才能使所有的金屬陽離子沉淀完全．
（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．
高鐵酸鈉生產方法之一是電解法，其原理為Fe+2NaOH+2H2O

通電  .

Na2FeO4+3H2↑，試寫出電解時陽極的電極反應式

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）原電池的構成條件：自發(fā)的氧化還原反應，據(jù)此確定電解質溶液，在原電池的負極上發(fā)生失電子的氧化反應，電解質中的陽離子移向正極，該反應為2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，Cu做負極，石墨為正極，X為FeCl₃溶液；
（2）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)轉移電子的物質的量和金屬陽離子的物質的量的變化確定曲線對應的離子，結合轉移電子的物質的量計算；
（3）Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因高價鐵具有氧化性，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，電解時陽極發(fā)生氧化反應，電極反應方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，NaClO氧化Fe（OH）₃的反應方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

解答： 解：（1）①據(jù)反應物和生成物可以確定該反應為2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，Cu做負極，發(fā)生的電極反應為Cu-2e^-═Cu²⁺，石墨為正極，電極反應式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，陽離子向正極移動，所以K⁺不斷進入X溶液中，
故答案為：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；K⁺；
（2）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為負極，N為正極，故答案為：負；
②Cu做陽極，極反應為Cu-2e^-═Cu²⁺，故答案為：極反應為Cu-2e^-═Cu²⁺；
③根據(jù)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⁺，故答案為：Fe²⁺； 
④當電子轉移為2mol時，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

14mol

5mol/L

=2.8L，故答案為：2.8；
（3）電解時陽極發(fā)生氧化反應，電極反應方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．

點評：本題綜合原電池電解原理以及原電池知識，綜合性強，難度大，主要考查學生分析問題的能力，是高考的熱點習題．