Question

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^-=FeO₄^2-+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^-．

Answer 1

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^-=FeO₄^2-+4H₂O；
故答案為：Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+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．