Question

15．某實驗小組同學對電化學原理進行了一系列探究活動．

（1）圖1為某實驗小組依據氧化還原反應：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu（用離子方程式表示）設計的原電池裝置，寫出負極的電極反應式Fe-2e^-=Fe²⁺．
（2）鹽橋中裝的是飽和KCl瓊脂溶液，下列關于此電池的說法正確的是B
A．鹽橋的作用是使整個裝置構成通路、保持溶液呈電中性，凡是有鹽橋的原電池，鹽橋中均可以用飽和KCl瓊脂溶液
B．理論上1molFe溶解，鹽橋中將有2molCl^-進入左池，2molK⁺進入右池
C．此過程中Cu²⁺得電子，發(fā)生氧化反應
D．電子從鐵電極通過導線到石墨電極，又通過鹽橋到轉移到左燒杯中
（3）反應前，兩電極的質量相等，一段時間后，兩電極質量相差18g，導線中通過0.3mol電子．
（4）用吸管吸出鐵片附近溶液少許于試管中，向其中滴加少量新制飽和氯水，寫出發(fā)生反應的離子方程式Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺，然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液，溶液變紅，繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水，顏色褪去，同學們對此做了多種假設，某同學的假設是：溶液中的+3價鐵被氧化為更高的價態(tài)．”如果+3價鐵被氧化為FeO₄^2-，試寫出該反應的離子方程式2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺．
（5）若鐵和銅構成圖2電池，發(fā)現(xiàn)銅電極上產生大量氣泡，遇空氣呈紅棕色．寫出正極電極反應式：4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據自發(fā)氧化還原反應知識，總的電極反應Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）A、鹽橋中不是都可以用飽和KCl瓊脂溶液，要考慮能否與電解質溶液反應；
B、1molFe反應，轉移2mol電子；
C、Cu²⁺得電子發(fā)生還原反應；
D、鹽橋中是離子移動，無電子通過；
（3）總反應式為Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，一段時間后，兩電極質量相差12g，
則  Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu      兩極質量差△m   轉移電子
   56g          64g      56g+64g=120g   2mol
                            18g          n
 解得：n=0.3mol；
（4）新制氯水中的氯氣氧化亞鐵離子，生成鐵離子；鐵離子被氯氣氧化為FeO₄^2-，其反應的離子方程式為：2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺；
（5）正極上是硝酸根離子得電子生成NO，結合電荷守恒和原子守恒書寫電極反應式．

解答 解：（1）根據自發(fā)氧化還原反應知識，總的電極反應Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案為：Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu；Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）A、鹽橋中不是都可以用飽和KCl瓊脂溶液，若電解質溶液為硝酸銀溶液時，會生成沉淀，故A錯誤；
B、1molFe反應，轉移2mol電子，所以鹽橋中將有2molCl^-進入左池，2molK⁺進入右池，故B正確；
C、Cu²⁺得電子發(fā)生還原反應，故C錯誤；
D、鹽橋中是離子移動，無電子通過，故D錯誤；故選：B；
（3）總反應式為Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，一段時間后，兩電極質量相差12g，
則  Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu      兩極質量差△m   轉移電子
   56g          64g      56g+64g=120g   2mol
                            18g          n
 解得：n=0.3mol，故答案為：0.3mol；
（4）新制氯水中的氯氣氧化亞鐵離子，生成鐵離子，其反應的離子方程式為：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；鐵離子被氯氣氧化為FeO₄^2-，其反應的離子方程式為：2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺，故答案為：Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺；2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺；
（5）正極上是硝酸根離子得電子生成NO，有氫離子參與反應，電極反應式為：4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O，故答案為：4H⁺+NO₃^-+3e^-=NO↑+2H₂O．

點評 本題考查了原電池原理、鹽橋原理、電極反應式書寫等，題目難度較大，注意把握電極反應方程式的書寫和電子守恒在計算中的應用為解答該題的關鍵．