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(jì)成的原電池如圖甲所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①圖中X溶液是

 

；
②Cu電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

；
（2）將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成的電解池如圖乙所示，乙燒杯中金屬陽(yáng)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(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①圖丙中的②線是

 

離子的變化．
②當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2mol時(shí)，向乙燒杯中加入

 

L 5mol?L^-1NaOH溶液才能使所有的金屬陽(yáng)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(diǎn)．
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(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是

 

．
②Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）該反應(yīng)為2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂，Cu做負(fù)極，石墨為正極，X為FeCl₃和FeCl₂溶液；
（2）根據(jù)丙圖可知溶液中有三種金屬陽(yáng)離子，而根據(jù)X的成分可知X中只有兩種金屬陽(yáng)離子，說(shuō)明在電解過(guò)程中還有Cu²⁺生成，因此Cu做陽(yáng)極，石墨做陰極，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量的變化確定曲線對(duì)應(yīng)的離子，結(jié)合轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量計(jì)算；
（3）Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因高價(jià)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(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．

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和FeCl₂溶液，
故答案為：FeCl₃和FeCl₂；
②Cu做負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu-2e^-═Cu²⁺，
故答案為：Cu-2e^-═Cu²⁺；
（2）①根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量的變化，可知①為Fe³⁺，②為Fe²⁺，③為Cu²⁺，
故答案為：Fe²⁺；
②當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為2mol時(shí)，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

14mol

5mol/L

=2.8L，
故答案為：2.8；
（3）①電解時(shí)陽(yáng)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；
②Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因是高價(jià)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，
故答案為：高價(jià)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．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合電解原理以及原電池知識(shí)，綜合性強(qiáng)，難度大，主要考查學(xué)生分析問(wèn)題的能力，是高考的熱點(diǎn)習(xí)題．