题目内容
【题目】（1）SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料, 装置如图所示。
①若A为CO, B为H2，C为CH3OH,则通入CO一极的电极反应式为_____________。
②A为SO2, B为O2, C为H2SO4, 则负极反应式为________________。
③若A为NO2, B为O2, C为HNO3，负极的电极反应式为_________________。
（2）下图所示的原电池装置中,负极材料是_____。正极上能够观察到的现象是_______________。 负极的电极反应式是_________________。原电池工作一段时间后,若消耗负极5.4g ,则放出气体______mol。
（3）利用反应Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4设计一个原电池。
①在下面方格内画出实验装置图________________。
②指出正极材料可以为_____，该电极上发生的电极反应为___________。
【答案】CO+4e-+4H+==CH3OH SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ Al 有气体生成 Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 0.3 
C（Ag等） Fe3++e-=Fe2+
【解析】
（1）①燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，该反应中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价，所以CO是氧化剂，发生还原反应；
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子；
③若A为NO2，B为O2，C为HNO3，则负极上二氧化氮失电子生成硝酸根离子；
（2）根据只有自发进行的氧化还原反应才可以设计成原电池进行分析；
（3）根据反应“Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4”可知，反应中Cu被氧化，应为原电池负极，失电子而被氧化，正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料，Fe3+在正极得到电子而被还原，电解质溶液为Fe2(SO4)3，以此画出实验装置图并书写有关的电极反应式；
（1）①燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，该反应中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价，所以CO是氧化剂，则通入CO的电极为正极，电极方程式为CO+4 e-+4H+=CH3OH，
答案：CO+4 e-+4H+=CH3OH；
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
答案：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
③若A为NO2，B为O2，C为HNO3，则负极上二氧化氮失电子生成硝酸根离子和氢离子，电极反应式NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；
答案：NO2-e-+H2O=NO3-+2H+
（2）只有自发进行的氧化还原反应才可以设计成原电池，此装置自发进行的氧化还原反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，因此负极反应为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，正极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑；根据总方程式可知2Al～3H2，消耗负极5.4g ,则放出气体
；
答案：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 0.3
（3）①根据反应“Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4”可知，反应中Cu被氧化，应为原电池负极，失电子而被氧化，正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料，Fe3+在正极得到电子而被还原，电解质溶液为Fe2(SO4)3，以此画出实验装置图；
答案： 
（2）正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料；根据Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4可知：电极反应式负极：Cu-2e-=Cu2+，正极2Fe3++2e-=2Fe2+；
答案：C（Ag等） Fe3++e-=Fe2+
【题目】某小组在验证反应“Fe + 2Ag+=Fe2+ + 2Ag”的实验中检测到Fe3+，发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。
(1)检验产物：
①取少量黑色固体，洗涤后，____________________________________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液，滴加__________溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有_____________。
(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3+，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+，乙依据的原理是________________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，白色沉淀：___________（化学式），且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
序号 | 取样时间/min | 现象 |
i | 3 | 产生大量白色沉淀；溶液呈红色 |
ii | 30 | 产生白色沉淀较3min时量少；溶液红色较3min时加深 |
iii | 120 | 产生白色沉淀较30min时量少；溶液红色较30min时变浅 |
② 对Fe3+产生的原因作出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+;
假设b：空气中存在O2，由于________________________(用离子方程式表示)，可产生Fe3+; 假设c：酸性溶液中NO3-具有氧化性，可产生Fe3+_________________(用离子方程式表示)
假设d：根据加入KSCN溶液后产生白色现象，判断溶液中存在Ag+，可产生Fe3+。请写出产生Fe3+的离子方程式：______________________________。
③ 下列实验可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验：向硝酸酸化的__________溶液溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。
(3)根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因：______________________________________________________________________________。
