Question

15．某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動．

（1）圖1為某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)氧化還原反應(yīng)：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu（用離子方程式表示）設(shè)計的原電池裝置，寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式Fe-2e^-=Fe²⁺．
（2）鹽橋中裝的是飽和KCl瓊脂溶液，下列關(guān)于此電池的說法正確的是B
A．鹽橋的作用是使整個裝置構(gòu)成通路、保持溶液呈電中性，凡是有鹽橋的原電池，鹽橋中均可以用飽和KCl瓊脂溶液
B．理論上1molFe溶解，鹽橋中將有2molCl^-進(jìn)入左池，2molK⁺進(jìn)入右池
C．此過程中Cu²⁺得電子，發(fā)生氧化反應(yīng)
D．電子從鐵電極通過導(dǎo)線到石墨電極，又通過鹽橋到轉(zhuǎn)移到左燒杯中
（3）反應(yīng)前，兩電極的質(zhì)量相等，一段時間后，兩電極質(zhì)量相差18g，導(dǎo)線中通過0.3mol電子．
（4）用吸管吸出鐵片附近溶液少許于試管中，向其中滴加少量新制飽和氯水，寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺，然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液，溶液變紅，繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水，顏色褪去，同學(xué)們對此做了多種假設(shè)，某同學(xué)的假設(shè)是：溶液中的+3價鐵被氧化為更高的價態(tài)．”如果+3價鐵被氧化為FeO₄^2-，試寫出該反應(yīng)的離子方程式2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺．
（5）若鐵和銅構(gòu)成圖2電池，發(fā)現(xiàn)銅電極上產(chǎn)生大量氣泡，遇空氣呈紅棕色．寫出正極電極反應(yīng)式：4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)自發(fā)氧化還原反應(yīng)知識，總的電極反應(yīng)Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）A、鹽橋中不是都可以用飽和KCl瓊脂溶液，要考慮能否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)；
B、1molFe反應(yīng)，轉(zhuǎn)移2mol電子；
C、Cu²⁺得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
D、鹽橋中是離子移動，無電子通過；
（3）總反應(yīng)式為Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，一段時間后，兩電極質(zhì)量相差12g，
則  Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu      兩極質(zhì)量差△m   轉(zhuǎn)移電子
   56g          64g      56g+64g=120g   2mol
                            18g          n
 解得：n=0.3mol；
（4）新制氯水中的氯氣氧化亞鐵離子，生成鐵離子；鐵離子被氯氣氧化為FeO₄^2-，其反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺；
（5）正極上是硝酸根離子得電子生成NO，結(jié)合電荷守恒和原子守恒書寫電極反應(yīng)式．

解答 解：（1）根據(jù)自發(fā)氧化還原反應(yīng)知識，總的電極反應(yīng)Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案為：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）A、鹽橋中不是都可以用飽和KCl瓊脂溶液，若電解質(zhì)溶液為硝酸銀溶液時，會生成沉淀，故A錯誤；
B、1molFe反應(yīng)，轉(zhuǎn)移2mol電子，所以鹽橋中將有2molCl^-進(jìn)入左池，2molK⁺進(jìn)入右池，故B正確；
C、Cu²⁺得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故C錯誤；
D、鹽橋中是離子移動，無電子通過，故D錯誤；故選：B；
（3）總反應(yīng)式為Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，一段時間后，兩電極質(zhì)量相差12g，
則  Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu      兩極質(zhì)量差△m   轉(zhuǎn)移電子
   56g          64g      56g+64g=120g   2mol
                            18g          n
 解得：n=0.3mol，故答案為：0.3mol；
（4）新制氯水中的氯氣氧化亞鐵離子，生成鐵離子，其反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；鐵離子被氯氣氧化為FeO₄^2-，其反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺，故答案為：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺；
（5）正極上是硝酸根離子得電子生成NO，有氫離子參與反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O，故答案為：4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查了原電池原理、鹽橋原理、電極反應(yīng)式書寫等，題目難度較大，注意把握電極反應(yīng)方程式的書寫和電子守恒在計算中的應(yīng)用為解答該題的關(guān)鍵．