Question

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

 

；
②石墨電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

；
③原電池工作時，鹽橋中的

 

（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

 

的變化．
（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．
①高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之一是電解法，其原理為Fe+2NaOH+2H₂O 電解 Na₂FeO₄+3H₂↑，則電解時陽極的電極反應(yīng)式是

 

．
②高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之二是在強堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，該反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）①該反應(yīng)為2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，Cu做負極，石墨為正極，X為FeCl₃溶液；
②在原電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
③鹽橋中陽離子向正極移動；
（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）Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因高價鐵具有氧化性，能消毒殺菌，生成Fe³⁺形成膠體，具有吸附懸浮物的凈水的作用，電解時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，NaClO氧化Fe（OH）₃的反應(yīng)方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

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溶液，
故答案為：FeCl₃； 
②反應(yīng)為2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，Cu做負極，石墨為正極，X為FeCl₃溶液石墨是正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，故答案為：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；
③Cu做負極，石墨作正極，鹽橋中陽離子向正極移動，則K⁺不斷移向正極即進入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為負極，N為正極；
故答案為：負；
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）①電解時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
②NaClO氧化Fe（OH）₃的反應(yīng)方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

點評：本題綜合電解原理以及原電池知識，綜合性強，難度大，主要考查學(xué)生分析問題的能力，是高考的熱點習題．