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                 ；

③原电池工作时，盐桥中的               离子（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，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图丙中的②线是_______________离子的变化。

③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＋2H₂ONa₂FeO₄＋3H₂↑，则电解时阳极的电极反应式是                     。

②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)₃生成高铁酸钠、氯化钠和水，该反应的离子方程式为                  。

③Na₂FeO₄能消毒、净水的原因                            。

 

Answer 1

【答案】

(1)FeCl₃和FeCl₂    Cu-2e^-=Cu²⁺    K⁺      

(2)负      Fe²⁺     2.8

(3) Fe＋8OH^－－6e^－＝FeO₄^2－＋4H₂O     2Fe(OH)₃＋3ClO^－＋4OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O

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。

【解析】

试题分析：（1）根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。Cu做负极，发生的电极反应为Cu-2e^-=Cu²⁺，石墨为正极，阳离子向正极移动，所以K⁺不断进入X溶液中。

（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，所以M为负极，N为正极，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，可知①为Fe³⁺，②为Fe²⁺，③为Cu²⁺。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。

（3）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。NaClO氧化Fe(OH)₃的反应方程式为2Fe(OH)₃＋3ClO^－＋4OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O。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。

考点：原电池电解原理

点评：本题综合性强，难度大，主要考查学生分析问题的能力，是高考的热点习题。