Question

【題目】方法與規(guī)律提煉：

(1)某同學(xué)利用原電池裝置證明了反應(yīng)Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能夠發(fā)生，設(shè)計的裝置如下圖所示。

為達到目的，其中石墨為_________極，甲溶液是____________，證明反應(yīng)Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能夠發(fā)生的實驗操作及現(xiàn)象是_________________________

(2)用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NO)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點之一。Fe還原水體中NO3-的反應(yīng)原理如圖所示。

上圖中作負極的物質(zhì)是___________。正極的電極反應(yīng)式是______________。

(3)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計了一種新的工藝方案，主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)過程，如下圖所示：陰極區(qū)的電極反應(yīng)式為_______________。 電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子，需消耗氧氣_______L(標(biāo)準狀況)。

(4)KClO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。

寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式___________________電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為_________，其遷移方向是_____________（填a→b或b→a）。

學(xué)法題：通過此題的解答，請歸納總結(jié)書寫電極反應(yīng)式的方法____

Answer 1

【答案】負 FeSO4 或FeCl2溶液 分別取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色加深 鐵 NO3-＋8e－＋10H＋=NH4+＋3H2O Fe3+＋e－= Fe2+ 5.6L 2H＋＋2e－= H2 ↑ K+ a→b 原電池中先確定原電池的正負極，列出正負極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失；注意負極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。電解池中電極反應(yīng)式的書寫看陽極材料，如果陽極是惰性電極（Pt、Au、石墨），則應(yīng)是電解質(zhì)溶液中的離子放電，應(yīng)根據(jù)離子的放電順序進行書寫。

【解析】

根據(jù)原電池原理，負極發(fā)生氧化反應(yīng)；根據(jù)電解池原理，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，通過物質(zhì)的化合價變化判斷反應(yīng)發(fā)生原理，陽離子移動方向與電子移動方向相同，據(jù)此回答問題。

(1) 已知電池總反應(yīng)為反應(yīng)Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋，銀離子化合價降低，得到電子，作正極，故石墨一側(cè)僅為導(dǎo)電材料，作負極，甲溶液是含Fe2+的溶液，可以為FeSO4 或FeCl2溶液。證明反應(yīng)能夠發(fā)生，實際上即證明有Fe3+生成，實驗操作及現(xiàn)象是分別取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色加深。

(2) 由圖可知，電子從鐵電極移到外側(cè)，故鐵電極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，做負極。正極NO3-得到電子變?yōu)?/span>NH4+，NO3-＋8e－＋10H＋=NH4+＋3H2O；

(3)由題可知，HCl失去電子變?yōu)?/span>Cl2，發(fā)生氧化反應(yīng)，做陽極。陰極區(qū)的電極反應(yīng)式為Fe3+＋e－= Fe2+， 外側(cè)Fe2+與氧氣反應(yīng)4Fe2++O2+4H+= 4Fe3++2H2O，電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子，需消耗氧氣0.25mol，即5.6L(標(biāo)準狀況)。

(4)由圖可知， 陰極溶液為KOH，根據(jù)陽離子放電順序H+>K+，即電解時陰極的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－= H2 ↑。陰極得到電子，陽離子向陰極移動，即電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為K+，其遷移方向是a→b。

歸納電極反應(yīng)式的書寫方法：原電池中先確定原電池的正負極，列出正負極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失；注意負極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。電解池中電極反應(yīng)式的書寫看陽極材料，如果陽極是惰性電極（Pt、Au、石墨），則應(yīng)是電解質(zhì)溶液中的離子放電，應(yīng)根據(jù)離子的放電順序進行書寫。