题目内容
某反应中反应物与生成物有：FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu，已知图中X溶液均是FeCl3和FeCl2混合溶液，请回答下列问题：
（1）将上述反应设计成的原电池如图甲所示：石墨电极上发生的电极反应式为 ，原电池工作时，盐桥中的 （填“K+”或“Cl-”）不断进入X溶液中．
（2）将上述反应设计成的电解池如图乙所示，若乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙，请回答下列问题：
①M是 极；
②铜电极上的电极反应式．
③图丙中的②线是 （填离子符号）的物质的量变化．
④当电子转移为2mol时，向乙烧杯中加入体积为 L 5mol?L-1 NaOH溶液才能使所有的金属阳离子沉淀完全．
（3）铁的重要化合物高铁酸钠（Na2FeO4）是一种新型饮用水消毒剂，具有很多优点．
高铁酸钠生产方法之一是电解法，其原理为Fe+2NaOH+2H2O
Na2FeO4+3H2↑，试写出电解时阳极的电极反应式 ．
（1）将上述反应设计成的原电池如图甲所示：石墨电极上发生的电极反应式为
（2）将上述反应设计成的电解池如图乙所示，若乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙，请回答下列问题：
①M是
②铜电极上的电极反应式．
③图丙中的②线是
④当电子转移为2mol时，向乙烧杯中加入体积为
（3）铁的重要化合物高铁酸钠（Na2FeO4）是一种新型饮用水消毒剂，具有很多优点．
高铁酸钠生产方法之一是电解法，其原理为Fe+2NaOH+2H2O
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考点：原电池和电解池的工作原理
专题：
分析：（1）原电池的构成条件：自发的氧化还原反应，据此确定电解质溶液，在原电池的负极上发生失电子的氧化反应，电解质中的阳离子移向正极，该反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，Cu做负极，石墨为正极，X为FeCl3溶液；
（2）根据丙图可知溶液中有三种金属阳离子，而根据X的成分可知X中只有两种金属阳离子，说明在电解过程中还有Cu2+生成，因此Cu做阳极，石墨做阴极，根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化确定曲线对应的离子，结合转移电子的物质的量计算；
（3）Na2FeO4能消毒、净水的原因高价铁具有氧化性，能消毒杀菌，生成Fe3+形成胶体，具有吸附悬浮物的净水的作用，电解时阳极发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O，NaClO氧化Fe（OH）3的反应方程式为2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O．
（2）根据丙图可知溶液中有三种金属阳离子，而根据X的成分可知X中只有两种金属阳离子，说明在电解过程中还有Cu2+生成，因此Cu做阳极，石墨做阴极，根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化确定曲线对应的离子，结合转移电子的物质的量计算；
（3）Na2FeO4能消毒、净水的原因高价铁具有氧化性，能消毒杀菌，生成Fe3+形成胶体，具有吸附悬浮物的净水的作用，电解时阳极发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O，NaClO氧化Fe（OH）3的反应方程式为2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O．
解答：
解：（1）①据反应物和生成物可以确定该反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，Cu做负极，发生的电极反应为Cu-2e-═Cu2+，石墨为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，阳离子向正极移动，所以K+不断进入X溶液中，
故答案为：Fe3++e-=Fe2+；K+；
（2）①根据丙图可知溶液中有三种金属阳离子，而根据X的成分可知X中只有两种金属阳离子，说明在电解过程中还有Cu2+生成，因此Cu做阳极，石墨做阴极，所以M为负极，N为正极，故答案为：负；
②Cu做阳极，极反应为Cu-2e-═Cu2+，故答案为：极反应为Cu-2e-═Cu2+；
③根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化，可知①为Fe3+，②为Fe2+，③为Cu2+，故答案为：Fe2+；
④当电子转移为2mol时，溶液中有Fe3+ 2mol，Fe2+ 3mol，Cu2+为1mol，所以需要加入NaOH溶液14mol，所以NaOH溶液等体积为
=2.8L，故答案为：2.8；
（3）电解时阳极发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O，故答案为：Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O．
故答案为：Fe3++e-=Fe2+；K+；
（2）①根据丙图可知溶液中有三种金属阳离子，而根据X的成分可知X中只有两种金属阳离子，说明在电解过程中还有Cu2+生成，因此Cu做阳极，石墨做阴极，所以M为负极，N为正极，故答案为：负；
②Cu做阳极，极反应为Cu-2e-═Cu2+，故答案为：极反应为Cu-2e-═Cu2+；
③根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化，可知①为Fe3+，②为Fe2+，③为Cu2+，故答案为：Fe2+；
④当电子转移为2mol时，溶液中有Fe3+ 2mol，Fe2+ 3mol，Cu2+为1mol，所以需要加入NaOH溶液14mol，所以NaOH溶液等体积为
| 14mol |
| 5mol/L |
（3）电解时阳极发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O，故答案为：Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O．
点评：本题综合原电池电解原理以及原电池知识，综合性强，难度大，主要考查学生分析问题的能力，是高考的热点习题．
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