Question

某反应中反应物与生成物有：FeCl₂、FeCl₃、CuCl₂、Cu．

（1）将上述反应设计成的原电池如图甲所示，请回答下列问题：
①图中X溶液是

 

；
②Cu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，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：
①图丙中的②线是

 

离子的变化．
②当电子转移为2mol时，向乙烧杯中加入

 

L 5mol?L^-1NaOH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．
①高铁酸钠生产方法之一是电解法，其原理为Fe+2NaOH+2H₂O

电解  .

Na₂FeO₄+3H₂↑，则电解时阳极的电极反应式是

 

．
②Na₂FeO₄能消毒、净水的原因

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）该反应为2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，Cu做负极，石墨为正极，X为FeCl₃和FeCl₂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^-═FeO₄^2-+4H₂O．

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，所以X为FeCl₃和FeCl₂溶液，
故答案为：FeCl₃和FeCl₂；
②Cu做负极，发生的电极反应为Cu-2e^-═Cu²⁺，
故答案为：Cu-2e^-═Cu²⁺；
（2）①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⁺；
②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

=2.8L，
故答案为：2.8；
（3）①电解时阳极发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案为：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
②Na₂FeO₄能消毒、净水的原因是高价铁具有氧化性，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，
故答案为：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．

点评：本题综合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．