Question

8．某實驗小組的同學對電化學原理進行了一系列探究活動．
（1）如圖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，反應前，兩電極質量相等，一段時間后，兩電極質量相差18g，則導線中通過0.3mol電子．

（2）用膠頭滴管吸出鐵片附近溶液少許置于試管中，向其中滴加少量新制飽和氯水，寫出發生反應的離子方程式2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，然后滴加幾滴硫氰化鉀溶液，溶液變紅；繼續滴加過量新制飽和氯水，紅色褪去，假設之一是“溶液中的+3價鐵被氧化為更高的價態”．如果+3價鐵被氧化為QUOTE，試寫出該反應的離子方程式2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O═2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺．
（3）如圖2其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n型，如圖所示，石墨為陰（填“正”、“負”、“陰”或“陽”）極．在甲裝置中滴加幾滴酚酞試液，振蕩均勻，一段時間后，在甲裝置中觀察到銅（填“鐵”或“銅”）電極附近溶液先變紅，該電極的反應式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）圖1為原電池反應，Fe為負極，發生：Fe-2e^-=Fe²⁺，石墨為正極，發生Cu²⁺+2e^-=Cu；根據溶解的鐵、析出的銅與電子的關系計算；
（2）用吸管吸出鐵片附近溶液即Fe²⁺的溶液，加入氯水發生2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n型，甲裝置為鐵的吸氧腐蝕，乙為電解池裝置．

解答 解：（1）圖1為原電池反應，Fe為負極，發生：Fe-2e^-=Fe^2-，石墨為正極，發生Cu²⁺+2e^-=Cu，總反應式為Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，一段時間后，兩電極質量相差18g，
則Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu 兩極質量差△m 轉移電子
56g            64g 56g+64g=120g 2mol
                       18g       n
n=0.3mol，
故答案為：Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu；0.3；
（2）用吸管吸出鐵片附近溶液即Fe²⁺的溶液，加入氯水發生2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，如果+3價鐵被氧化為FeO₄^2-，
發生2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O═2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺，
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-；2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O═2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺；
（4）若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n型，甲裝置為鐵的吸氧腐蝕，鐵為負極，銅為正極，正極發生 O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，呈堿性，滴加酚酞，溶液變紅，則乙裝置與銅相連的石墨為陽極，與鐵相連的石墨為陰極，
故答案為：陰，銅，O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

點評 本題綜合考查原電池和電解池知識，側重于電化學知識的綜合運用的考查，題目難度中等，注意電極反應方程式的書寫，為解答該題的關鍵．