Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對(duì)電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動(dòng)。

(1)如圖所示為某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的原電池裝置，依據(jù)的氧化還原為(用離子反應(yīng)方程式表示)_____________________________________。

反應(yīng)前，電極質(zhì)量相等，一段時(shí)間后，兩電極質(zhì)量相差12 g，導(dǎo)線中通過(guò)_____mol電子。

(2)其他條件不變，若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，石墨電極反應(yīng)式為________，這是由于NH4Cl溶液顯____(填“酸性”“堿性”或“中性”)，用離子方程式表示溶液顯此性的原因：_____________________，用吸管吸出鐵片附近溶液少許置于試管中，向其中滴加少量新制飽和氯水，然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液，溶液變紅，繼續(xù)滴加過(guò)量新制飽和氯水，顏色褪去，同學(xué)們對(duì)此做了多種假設(shè)，某同學(xué)的假設(shè)是：“溶液中的+3價(jià)鐵被氧化為更高的價(jià)態(tài)。”如果+3價(jià)鐵被氧化為FeO42-，試寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：_________________________________________。

(3)如圖其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，如圖所示。一段時(shí)間后，在甲裝置銅絲附近滴加酚酞溶液，現(xiàn)象是________________，電極反應(yīng)為_________________________；乙裝置中石墨（1）為____(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽(yáng)”)極，乙裝置中與銅絲相連石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)式為________________，產(chǎn)物常用___________________ 檢驗(yàn)，反應(yīng)的離子方程式為 _____________________________________________。

Answer 1

【答案】Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2+ 0.2 2H＋＋2e－=H2↑ 酸性 NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋ 2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O=2FeO42－＋6Cl－＋16H＋ 溶液變紅 O2＋2H2O＋4e－=4OH－ 陰 2Cl－-2e－=Cl2↑ 濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試紙 Cl2＋2I－=I2＋2Cl－

【解析】

（1）分析題圖可知，Fe棒在反應(yīng)中失電子，作原電池的負(fù)極，乙燒杯中的銅離子得電子，石墨作原電池的正極。

（2）NH4Cl屬于強(qiáng)酸弱堿鹽，NH4+水解溶液顯酸性，正極上H+得電子發(fā)生還原反應(yīng)；根據(jù)電子守恒、原子守恒和電荷守恒寫(xiě)離子方程式。

（3）甲燒杯中為原電池，乙燒杯中為電解池，甲燒杯中Fe為負(fù)極，Cu為正極，據(jù)此分析作答。

（1）Fe棒為負(fù)極，Fe發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)：Fe-2e-=Fe2+，石墨為正極，溶液中銅離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：Cu2++2e-=Cu，所以依據(jù)的氧化還原反應(yīng)為Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2+，假設(shè)導(dǎo)線中通過(guò)的電子的物質(zhì)的量為2xmol，則xmolFe被氧化，xmol銅離子被還原，則56x+64x=12g，解得x=0.1，即導(dǎo)線中通過(guò)了0.2mol電子；

（2）若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，由于NH4Cl溶液中存在水解NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，溶液顯酸性，溶液中的氫離子在正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑；根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，可寫(xiě)出鐵離子被氯氣氧化的方程式為2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O=2FeO42－＋6Cl－＋16H＋；

（3）如圖其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，則甲燒杯為原電池，乙燒杯為電解池。甲燒杯中Fe為負(fù)極，銅絲為正極，由于NaCl溶液呈中性，銅絲上的電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O=4OH-，故在甲裝置銅絲附近滴加酚酞溶液，現(xiàn)象是溶液變紅；乙燒杯中石墨（1）為陰極，與銅絲相連的石墨為陽(yáng)極，該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為2Cl－-2e－=Cl2↑，常用濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)Cl2，反應(yīng)原理為Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。