Question

【題目】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)計成的原電池如圖甲所示，請回答下列問題：

①圖中X溶液是______________________；

②Cu電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_________________；

③原電池工作時，鹽橋中的_______________離子（填“K+”或“Cl-”）不斷進入X溶液中。

（2）將上述反應(yīng)設(shè)計成的電解池如圖乙所示，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)的量的變化關(guān)系如圖丙，請回答下列問題：

①M是___________極；

②圖丙中的②線是_______________離子的變化。

③當電子轉(zhuǎn)移為2mol時，向乙燒杯中加入_________L 5mol·L-1NaOH溶液才能使所有的金屬陽離子沉淀完全。

（3）利用原電池工作原理測定汽車尾氣中CO的濃度，其裝置如圖所示．該電池中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON（固溶體）內(nèi)自由移動，工作時O2-的移動方向_____________（填“從a到b”或“從b到a”），負極發(fā)生的電極反應(yīng)式為____________________。

（4）有人設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物，以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，可制造出既能提供電能，又能固氮的新型燃料電池，裝置如圖所示．電池正極的電極反應(yīng)式是_________________________，A是___________________。

Answer 1

【答案】 FeCl3、 FeCl2 Cu-2e-=Cu2+ K+ 負 Fe2+ 2.8 從b到a CO-2e-+O2-=CO2 N2+6e-+8H+=2NH4+ NH4Cl

【解析】試題分析：（1）①氯化鐵具有強氧化性，銅能被氯化鐵氧化，反應(yīng)為反應(yīng)為2FeCl3+Cu=CuCl2+2FeCl2；②Cu與氯化鐵反應(yīng)，銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負極；③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）一氧化碳空氣形成燃料電池，一氧化碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，通入CO的一極是負極，通入氧氣的一極是正極；原電池放電時陰離子向負極移動；（4）電池中氫氣失電子，在負極發(fā)生氧化反應(yīng)，氮氣得電子在正極發(fā)生還原反應(yīng)，氨氣與HCl反應(yīng)生成氯化銨，則電解質(zhì)溶液為氯化銨。

解析：（1）①氯化鐵具有強氧化性，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；②Cu作負極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Cu-2e-=Cu2+；③石墨作正極，放電時，陽離子移向正極，所以鹽橋中的陽離子K+移向X溶液中；（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是負極；②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+，當電子轉(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 2.8L；（3）依據(jù)圖可知：一氧化碳空氣形成燃料電池，一氧化碳失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化碳發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式CO-2e-+O2-=CO2，所以一氧化碳所在極為負極，通入空氣的一極為正極，原電池放電時陰離子向負極移動，所以工作時O2-的移動方向從b到a；（4）電池中氫氣失電子，在負極發(fā)生氧化反應(yīng)，氮氣得電子在正極發(fā)生還原反應(yīng)，則正極反應(yīng)式為N2+8H++6e-=2NH4+，氨氣與HCl反應(yīng)生成氯化銨，則電解質(zhì)溶液為NH4Cl溶液。