Question

19．某反應中反應物與生成物有：FeCl₂、FeCl₃、CuCl₂、Cu．

（1）將上述反應設計成原電池如圖甲所示，請回答下列問題：
①圖中X溶液的溶質是FeCl₃（填化學式），Cu電極上發(fā)生的電極反應方程式為Cu-2e^-=Cu²⁺．
②原電池工作時，鹽橋中的K⁺ （填“K⁺”或“Cl^-”）不斷進入X溶液中．
（2）將上述反應設計成電解池如圖乙所示，乙燒杯中金屬陽離子的物質的量與電子轉移的物質的量關系如圖丙，請回答下列問題：
①M是直流電源的負極；圖丙中的②線是Fe²⁺的物質的量的變化．
②當電子轉移為2mol時，向乙燒杯中加入2.8 L 5mol•L^-1 NaOH溶液，才能使溶液中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．
①高鐵酸鈉生產方法之一是電解法，其原理為Fe+2NaOH+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Na₂FeO₄+3H₂↑，則電解時陽極的電極反應方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．
②高鐵酸鈉生產方法之二是在強堿性介質中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，該反應的離子方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）①氯化鐵具有強氧化性，銅能被氯化鐵氧化，所以電解質溶液為FeCl₃溶液；Cu易失電子發(fā)生氧化反應而作負極；
②石墨作正極，則鹽橋中陽離子向正極移動；
（2）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，根據(jù)轉移電子的物質的量和金屬陽離子的物質的量的變化確定曲線對應的離子，結合轉移電子的物質的量計算；
（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，電極反應方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，NaClO氧化Fe（OH）₃的反應方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

解答 解：（1）①氯化鐵具有強氧化性，銅能被氯化鐵氧化，所以反應為2FeCl₃+Cu=CuCl₂+2FeCl₂，則FeCl₃溶液為電解質溶液；Cu作負極，失電子發(fā)生氧化反應，電極反應為Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案為：FeCl₃ ；Cu-2e^-=Cu²⁺；
②Cu作正極，放電時，電解質溶液中陽離子K⁺移向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，所以M是負極，根據(jù)轉移電子的物質的量和金屬陽離子的物質的量的變化，可知①為Fe³⁺，②為Fe²⁺，③為Cu²⁺，故答案為：負；Fe²⁺；   
②當電子轉移為2mol時，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電解時陽極發(fā)生氧化反應，電極反應方程式為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 本題考查了電解原理和原電池原理，為高考熱點問題，難點是（2）題圖象分析，知道溶液中離子濃度變化及其原因，題目難度中等．