Question

15．某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动．

（1）图1为某实验小组依据氧化还原反应：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu（用离子方程式表示）设计的原电池装置，写出负极的电极反应式Fe-2e^-=Fe²⁺．
（2）盐桥中装的是饱和KCl琼脂溶液，下列关于此电池的说法正确的是B
A．盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，凡是有盐桥的原电池，盐桥中均可以用饱和KCl琼脂溶液
B．理论上1molFe溶解，盐桥中将有2molCl^-进入左池，2molK⁺进入右池
C．此过程中Cu²⁺得电子，发生氧化反应
D．电子从铁电极通过导线到石墨电极，又通过盐桥到转移到左烧杯中
（3）反应前，两电极的质量相等，一段时间后，两电极质量相差18g，导线中通过0.3mol电子．
（4）用吸管吸出铁片附近溶液少许于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺，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FeO₄^2-，试写出该反应的离子方程式2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺．
（5）若铁和铜构成图2电池，发现铜电极上产生大量气泡，遇空气呈红棕色．写出正极电极反应式：4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据自发氧化还原反应知识，总的电极反应Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；负极发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）A、盐桥中不是都可以用饱和KCl琼脂溶液，要考虑能否与电解质溶液反应；
B、1molFe反应，转移2mol电子；
C、Cu²⁺得电子发生还原反应；
D、盐桥中是离子移动，无电子通过；
（3）总反应式为Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，一段时间后，两电极质量相差12g，
则  Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu      两极质量差△m   转移电子
   56g          64g      56g+64g=120g   2mol
                            18g          n
 解得：n=0.3mol；
（4）新制氯水中的氯气氧化亚铁离子，生成铁离子；铁离子被氯气氧化为FeO₄^2-，其反应的离子方程式为：2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺；
（5）正极上是硝酸根离子得电子生成NO，结合电荷守恒和原子守恒书写电极反应式．

解答 解：（1）根据自发氧化还原反应知识，总的电极反应Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；负极发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案为：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）A、盐桥中不是都可以用饱和KCl琼脂溶液，若电解质溶液为硝酸银溶液时，会生成沉淀，故A错误；
B、1molFe反应，转移2mol电子，所以盐桥中将有2molCl^-进入左池，2molK⁺进入右池，故B正确；
C、Cu²⁺得电子发生还原反应，故C错误；
D、盐桥中是离子移动，无电子通过，故D错误；故选：B；
（3）总反应式为Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，一段时间后，两电极质量相差12g，
则  Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu      两极质量差△m   转移电子
   56g          64g      56g+64g=120g   2mol
                            18g          n
 解得：n=0.3mol，故答案为：0.3mol；
（4）新制氯水中的氯气氧化亚铁离子，生成铁离子，其反应的离子方程式为：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；铁离子被氯气氧化为FeO₄^2-，其反应的离子方程式为：2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺，故答案为：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺；
（5）正极上是硝酸根离子得电子生成NO，有氢离子参与反应，电极反应式为：4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O，故答案为：4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O．

点评 本题考查了原电池原理、盐桥原理、电极反应式书写等，题目难度较大，注意把握电极反应方程式的书写和电子守恒在计算中的应用为解答该题的关键．