Question

9．已知向FeCl₂溶液中滴加稀硝酸，溶液颜色由浅绿色变为棕黄色．某同学用此反应设计了如图所示原电池．
（1）写出FeCl₂与稀硝酸反应的离子方程式3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（2）图中电子流动方向为a极到b极．
（3）在乙烧杯中会观察到的现象为生成无色气体，遇到空气变红棕色，写出乙烧杯中的电极反应方程式4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O．
（4）H⁺流向乙烧杯，若一段时间内流向该烧杯的H⁺有0.05mol，则消耗Fe²⁺2.8g
（5）该装置存在的缺点可能是（写一点）正极生成的NO会污染空气．
（6）若将乙烧杯的稀硝酸换成浓硝酸，写出a电极上的电极反应方程式Fe²⁺-e^-=Fe³⁺．

Answer 1

分析 （1）亚铁离子与稀硝酸反应生成NO、铁离子和水；
（2）原电池中电子从负极流向正极；
（3）乙烧杯中硝酸根离子得电子生成NO，NO遇到空气生成二氧化氮；
（4）原电池中，溶液中阳离子向正极移动，根据电荷守恒计算；
（5）正极产物为有毒气体；
（6）乙烧杯的稀硝酸换成浓硝酸，负极上仍然是亚铁离子失电子生成铁离子．

解答 解：（1）亚铁离子与稀硝酸反应生成NO、铁离子和水，则FeCl₂与稀硝酸反应的离子方程式为：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
故答案为：3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（2）亚铁离子在负极上失电子，则a为负极，b为正极，原电池中电子从负极流向正极，即电子从a极流向b极；
故答案为：a；b；
（3）b为正极，正极上硝酸根离子得电子生成NO，则正极反应式为：4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O；乙烧杯中硝酸根离子得电子生成NO，NO遇到空气生成二氧化氮，所以生成的无色气体会变为红棕色；
故答案为：生成无色气体，遇到空气变红棕色；4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O；
（4）原电池中，溶液中阳离子向正极移动，则H⁺流向乙烧杯，若一段时间内流向该烧杯的H⁺有0.05mol，则外电路中转移电子为0.05mol，负极电极反应为：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺，则消耗Fe²⁺为0.05mol，其质量为0.05mol×56g/mol=2.8g；
故答案为：乙；2.8；
（5）正极反应式为：4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O，正极产物NO为有毒气体，会污染空气；
故答案为：正极生成的NO会污染空气；
（6）乙烧杯的稀硝酸换成浓硝酸，负极上仍然是亚铁离子失电子生成铁离子，则a极上反应式为：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
故答案为：Fe²⁺-e^-=Fe³⁺．

点评 本题考查了离子反应、原电池原理的应用、元素化合物的性质，题目难度中等，注意把握原电池中正负极的判断以及电极方程式的书写，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．