Question

19．某反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物有：FeCl₂、FeCl₃、CuCl₂、Cu．

（1）將上述反應(yīng)設(shè)計成原電池如圖甲所示，請回答下列問題：
①圖中X溶液的溶質(zhì)是FeCl₃（填化學(xué)式），Cu電極上發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為Cu-2e^-=Cu²⁺．
②原電池工作時，鹽橋中的K⁺ （填“K⁺”或“Cl^-”）不斷進(jìn)入X溶液中．
（2）將上述反應(yīng)設(shè)計成電解池如圖乙所示，乙燒杯中金屬陽離子的物質(zhì)的量與電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量關(guān)系如圖丙，請回答下列問題：
①M(fèi)是直流電源的負(fù)極；圖丙中的②線是Fe²⁺的物質(zhì)的量的變化．
②當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2mol時，向乙燒杯中加入2.8 L 5mol•L^-1 NaOH溶液，才能使溶液中所有的金屬陽離子沉淀完全．
（3）鐵的重要化合物高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型飲用水消毒劑，具有很多優(yōu)點(diǎn)．
①高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之一是電解法，其原理為Fe+2NaOH+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Na₂FeO₄+3H₂↑，則電解時陽極的電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．
②高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之二是在強(qiáng)堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，該反應(yīng)的離子方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）①氯化鐵具有強(qiáng)氧化性，銅能被氯化鐵氧化，所以電解質(zhì)溶液為FeCl₃溶液；Cu易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極；
②石墨作正極，則鹽橋中陽離子向正極移動；
（2）根據(jù)丙圖可知溶液中有三種金屬陽離子，而根據(jù)X的成分可知X中只有兩種金屬陽離子，說明在電解過程中還有Cu²⁺生成，因此Cu做陽極，石墨做陰極，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽離子的物質(zhì)的量的變化確定曲線對應(yīng)的離子，結(jié)合轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量計算；
（3）Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因高價鐵具有氧化性，能消毒殺菌，生成Fe³⁺形成膠體，具有吸附懸浮物的凈水的作用，電解時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，NaClO氧化Fe（OH）₃的反應(yīng)方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

解答 解：（1）①氯化鐵具有強(qiáng)氧化性，銅能被氯化鐵氧化，所以反應(yīng)為2FeCl₃+Cu=CuCl₂+2FeCl₂，則FeCl₃溶液為電解質(zhì)溶液；Cu作負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案為：FeCl₃ ；Cu-2e^-=Cu²⁺；
②Cu作正極，放電時，電解質(zhì)溶液中陽離子K⁺移向X溶液中，故答案為：K⁺；
（2）①根據(jù)丙圖可知溶液中有三種金屬陽離子，而根據(jù)X的成分可知X中只有兩種金屬陽離子，說明在電解過程中還有Cu²⁺生成，因此Cu做陽極，石墨做陰極，所以M是負(fù)極，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽離子的物質(zhì)的量的變化，可知①為Fe³⁺，②為Fe²⁺，③為Cu²⁺，故答案為：負(fù)；Fe²⁺；   
②當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2mol時，溶液中有Fe³⁺ 2mol，F(xiàn)e²⁺ 3mol，Cu²⁺為1mol，所以需要加入NaOH溶液14mol，所以NaOH溶液等體積為$\frac{14mol}{5mol/L}$=2.8L，
故答案為：2.8；
（3）①電解時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
②NaClO氧化Fe（OH）₃的反應(yīng)方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

點(diǎn)評 本題考查了電解原理和原電池原理，為高考熱點(diǎn)問題，難點(diǎn)是（2）題圖象分析，知道溶液中離子濃度變化及其原因，題目難度中等．