题目内容
【题目】某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。
(1)如图所示为某实验小组设计的原电池装置,依据的氧化还原为(用离子反应方程式表示)_____________________________________。
反应前,电极质量相等,一段时间后,两电极质量相差12 g,导线中通过_____mol电子。
(2)其他条件不变,若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,石墨电极反应式为________,这是由于NH4Cl溶液显____(填“酸性”“碱性”或“中性”),用离子方程式表示溶液显此性的原因:_____________________,用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中,向其中滴加少量新制饱和氯水,然后滴加几滴硫氰化钾溶液,溶液变红,继续滴加过量新制饱和氯水,颜色褪去,同学们对此做了多种假设,某同学的假设是:“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。”如果+3价铁被氧化为FeO42-,试写出该反应的离子方程式:_________________________________________。
(3)如图其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型,如图所示。一段时间后,在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液,现象是________________,电极反应为_________________________;乙装置中石墨(1)为____(填“正”“负”“阴”或“阳”)极,乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为________________,产物常用___________________ 检验,反应的离子方程式为 _____________________________________________。
【答案】Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ 0.2 2H++2e-=H2↑ 酸性 NH4++H2ONH3·H2O+H+ 2Fe3++3Cl2+8H2O=2FeO42-+6Cl-+16H+ 溶液变红 O2+2H2O+4e-=4OH- 阴 2Cl--2e-=Cl2↑ 湿润淀粉碘化钾试纸 Cl2+2I-=I2+2Cl-
【解析】
(1)分析题图可知,Fe棒在反应中失电子,作原电池的负极,乙烧杯中的铜离子得电子,石墨作原电池的正极。
(2)NH4Cl属于强酸弱碱盐,NH4+水解溶液显酸性,正极上H+得电子发生还原反应;根据电子守恒、原子守恒和电荷守恒写离子方程式。
(3)甲烧杯中为原电池,乙烧杯中为电解池,甲烧杯中Fe为负极,Cu为正极,据此分析作答。
(1)Fe棒为负极,Fe发生失电子的氧化反应:Fe-2e-=Fe2+,石墨为正极,溶液中铜离子发生得电子的还原反应:Cu2++2e-=Cu,所以依据的氧化还原反应为Fe+Cu2+=Cu+Fe2+,假设导线中通过的电子的物质的量为2xmol,则xmolFe被氧化,xmol铜离子被还原,则56x+64x=12g,解得x=0.1,即导线中通过了0.2mol电子;
(2)若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液,由于NH4Cl溶液中存在水解NH4++H2ONH3·H2O+H+,溶液显酸性,溶液中的氢离子在正极发生还原反应,电极反应式为2H++2e-=H2↑;根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,可写出铁离子被氯气氧化的方程式为2Fe3++3Cl2+8H2O=2FeO42-+6Cl-+16H+;
(3)如图其他条件不变,若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型,则甲烧杯为原电池,乙烧杯为电解池。甲烧杯中Fe为负极,铜丝为正极,由于NaCl溶液呈中性,铜丝上的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-,故在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液,现象是溶液变红;乙烧杯中石墨(1)为阴极,与铜丝相连的石墨为阳极,该电极上发生的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,常用湿润淀粉碘化钾试纸检验Cl2,反应原理为Cl2+2I-=I2+2Cl-。
【题目】下表是元素周期表的一部分,请回答:
族 周期 | ⅠA | ⅡA | ⅢA | ⅣA | ⅤA | ⅥA | ⅦA |
1 | H | ||||||
2 | C | ||||||
3 | Na | Mg | P | S | Cl |
(1)周期表中第三周期第ⅡA族的元素是_____。
(2)P、S、Cl三种元素中,非金属性最强的是____(填元素符号)。
(3)钠元素最高价氧化物对应水化物的化学式是____,常温下该水化物溶液的pH____(填“>”“<”或“=”)7。
(4)如图为木炭在氧气中燃烧的能量变化图,此反应为____(填“放热”或“吸热”)反应。