Question

某反应中反应物与生成物有:FeCl₂、FeCl₃、CuCl₂、Cu

(1)将上述反应设计成的原电池如图甲所示，请回答下列问题:

①图中X溶液是___________

②Cu电极上发生的电极反应式为__________

③原电池工作时，盐桥中的_____离子(填“K⁺”或“Cl^-”)不断进入X溶液中。

(2)将上述反应设计成的电解池如图乙所示，乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙，请回答下列问题:

①M是______极;

②图丙中的②线是_________离子的变化。

③当电子转移为2mol时，向乙烧杯中加入_____L5mol/LNaOH溶液才能使所有的金属阳离子沉淀完全。

(3)铁的重要化合物高铁酸钠(Na₂FeO₄)是一种新型饮用水消毒剂，具有很多优点。

①高铁酸钠生产方法之一是电解法，其原理为Fe+2NaOH+2H₂ONa₂FeO₄+3H₂↑,则电解时阳极的电极反应式是__________

②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)₃生成高铁酸钠、氯化钠和水，该反应的离子方程式为___________

Answer

FeCl3和FeCl2 Cu-2e-=Cu2+ K+ 负 Fe2+ 2.8 Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O

【解析】(1) ①由反应的化学方程式Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，所以电解质溶液X是FeCl2和FeCl3的混合溶液；答案：FeCl3和FeCl2。

②Cu电极为原电池的负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；盐桥中的K＋向正极移动进入X溶液中。答案：Cu-2e-=Cu2+ K+。

(2) ①电解时Cu溶解发生氧化反应，故Cu电极为阳极，N为电源的正极，M为电源的负极；答案：负。

②电解时阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电解质溶液中Fe2＋、Cu2＋的物质的量不断增大，但电解开始时Cu2＋的物质的量为0，故②线表示Fe2＋的变化；答案：Fe2+

③当电子转移2 mol时，溶液中n(Fe3＋)＝4 mol－2 mol＝2 mol，n(Fe2＋)＝1 mol＋2 mol＝3 mol，n(Cu2＋)＝1 mol，要使所有的金属阳离子沉淀完全，则需NaOH的物质的量为：2 mol×3＋3 mol×2＋1 mol×2＝14 mol，故NaOH溶液的体积为14 mol÷5 mol·L－1＝2.8 L。答案：2.8

（3）①阳极上失电子化合价升高发生氧化反应,根据元素化合价变化知,阳极上铁失电子和氢氧根在反应生成高铁酸钠,电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O因此，本题正确答案是: Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O

②在强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠、氯化钠和水，该反应的离子方程式为 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。答案：2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O