10.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(jì)成的原電池如圖甲所示,請回答下列問題:
①圖中X溶液是FeCl3和FeCl2
②原電池工作時(shí),鹽橋中的K+離子(填“K+”或“Cl-”)不斷進(jìn)入X溶液中.
(2)將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)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(fèi)是負(fù)極.
②圖丙中的②線是Fe2+離子的變化.
③當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2mol時(shí),向乙燒杯中加入2.8L 5mol•L-1NaOH溶液才能使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).從環(huán)境保護(hù)的角度看,制備Na2FeO4較好的方法為電解法,其裝置如圖Ⅰ所示.      
①電解過程中陽極的電極反應(yīng)式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O.
②圖Ⅰ裝置中的電源采用 NaBH4(B元素的化合價(jià)為+3價(jià))和H2O2作原料的燃料電池,電源工作原理如圖Ⅱ所示.工作過程中該電源的正極反應(yīng)式為H2O2+2e-=2OH-

分析 (1)①該反應(yīng)為2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2,Cu做負(fù)極,石墨為正極,X為FeCl3和FeCl2溶液;
②鹽橋中陽離子向正極移動(dòng);
(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;
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)的量的變化確定曲線對應(yīng)的離子;
③結(jié)合轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量計(jì)算;
(3)①用電解法制備鐵酸鈉,電解時(shí)鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)結(jié)合氫氧根離子生成鐵酸跟離子和水;
②H2O2在正極發(fā)生還原反應(yīng),得到電子被還原生成OH-

解答 解:(1)①據(jù)反應(yīng)物和生成物可以確定該反應(yīng)為2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2,所以X為FeCl3和FeCl2溶液,
故答案為:FeCl3和FeCl2;
②Cu做負(fù)極,石墨作正極,鹽橋中陽離子向正極移動(dòng),則K+不斷移向正極即進(jìn)入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,則M為負(fù)極,N為正極;
故答案為:負(fù);
②在電解過程中有Cu2+生成,則Cu2+的物質(zhì)的量從零逐漸增大,所以③為Cu2+
由圖可知,①表示的金屬離子的物質(zhì)的量正極減少,則為Fe3+,所以②為Fe2+
故答案為:Fe2+;
③當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2mol時(shí),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用鐵做陽極電解氫氧化鈉制備鐵酸鈉,電解時(shí)鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)結(jié)合氫氧根離子生成鐵酸跟離子和水,電極反應(yīng)式為:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O;
故答案為:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O;
②NaBH4(B元素的化合價(jià)為+3價(jià))和H2O2作原料的燃料電池,H2O2在正極發(fā)生還原反應(yīng),得到電子被還原生成OH-,電極反應(yīng)式為:H2O2+2e-=2OH-
故答案為:H2O2+2e-=2OH-

點(diǎn)評 本題綜合電解原理以及原電池知識(shí),綜合性強(qiáng),難度大,主要考查學(xué)生分析問題的能力,是高考的熱點(diǎn)習(xí)題.

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

20.下列電離方程式錯(cuò)誤的是( 。
A.Al2(SO43=2Al3++3SO42-B.Na2CO3=Na++CO32-
C.Ba(OH)2=Ba2++2 OH-D.NaHSO4=Na++H++SO42-

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1.下列物質(zhì)屬于糖類且屬于高分子化合物的是(  )
A.葡萄糖B.花生油C.蛋白質(zhì)D.淀粉

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18.對于可逆反應(yīng)2SO2 (g)+O2(g)?2SO3(g)△H<0在一定溫度下其平衡數(shù)為K,下列說法正確的是( 。
A.增大SO2的轉(zhuǎn)化率K值一定增大B.減小壓強(qiáng)K值減小
C.升高溫度K值增大D.K值越大SO2轉(zhuǎn)化率越大

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5.X、Y、Z、Q、W、N核電荷數(shù)依次增大的六種元素中,Y原子核外的L層電子數(shù)是K層的兩倍,Q原子核外的L層中只有兩個(gè)未成對電子,X與Y、Q可以以原子個(gè)數(shù)2:1或1:1形成化合物.W與Q同主族,元素N的第三能層共有5對成對電子.請回答下列問題:
(1)N在周期表的位置第四周期,第Ⅷ族;N原子的價(jià)層電子排布式為3d64s2
(2)比較Y、Z、Q的第一電離能大小N>O>C;(用元素符號(hào)表示)
(3)化合物Y2 X4分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為5:1; X、Z形成的化合物ZX3分子屬于極性分子(“極性分子”或“非極性分子”)
(4)W的最高價(jià)含氧酸分子中W的雜化方式是sp3;W最高價(jià)含氧酸根離子空間構(gòu)型是正四面體.
(5)W、Y、Z 按個(gè)數(shù)比1:1:1形成的負(fù)一價(jià)離子與CO2為等電子體,則該陰離子電子式為;
(6)Z與29號(hào)元素形成的某種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,則其化學(xué)式為Cu3N(黑色球表示29號(hào)元素原子);已知緊鄰的白球與黑球之間的距離為a cm,則該晶胞的密度為$\frac{103}{4{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

15.化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用.
(1)鋅錳干電池是應(yīng)用最普遍的電池之一(如圖1所示),鋅錳干電池的負(fù)極材料是鋅,負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為:Zn-2e-=Zn2+.若反應(yīng)消耗16.25g 負(fù)極材料,則電池中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5mol.
(2)目前常用的鎳(Ni)鎘(Cd)電池其電池總反應(yīng)式可以表示為:
Cd+2NiO(OH)+2H2O$?_{放電}^{充電}$2Ni(OH)2+Cd(OH)2,已知Ni(OH)2和Cd(OH)2
均難溶于水,但能溶于酸,以下說法中正確的是B.
①以上反應(yīng)是可逆反應(yīng)           ②以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng)
③充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?nbsp;      ④放電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?br />A.①③B.②④C.①④D.②③
(3)圖2為氫氧燃料電池的構(gòu)造示意圖,根據(jù)電子運(yùn)動(dòng)方向可知,則X極為電池的負(fù)(填“正”或“負(fù)”)極,Y極的電極反應(yīng)方程式為O2+2H2O+4e-═4OH-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.某物質(zhì)A加熱時(shí)按下式分解:2A═2B+C+3D (產(chǎn)物均為氣體),現(xiàn)測得由生成物組成的混合物氣體對H2的相對密度為22.86.則反應(yīng)物A的摩爾質(zhì)量為( 。
A.22.86g•mol-1B.45.72g•mol-1C.80.01g•mol-1D.137.2g•mol-1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.下列反應(yīng)中二氧化硫被氧化的是( 。
A.SO2+2H2S═3S+2H2OB.SO2+2NaOH═Na2SO3+H2O
C.SO2+H2O═H2SO3D.SO2+Cl2+2H2O═4H++2Cl-+SO42-

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20.下列實(shí)驗(yàn)操作的描述符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是( 。
A.中和滴定實(shí)驗(yàn)中,滴定管和錐形瓶都要先洗滌、再潤洗
B.用四氯化碳萃取碘水中的碘時(shí),將碘的四氯化碳溶液從分液漏斗下口放出
C.分餾時(shí),溫度計(jì)的水銀球插入液面以下
D.除去KNO3中的NaCl雜質(zhì),可用溶解→加AgNO3溶液→過濾方法

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