Question

1．I．如圖為相互串聯的三個裝置，試回答：

（1）若利用乙池在鐵片上鍍銀，則B是鐵片（填電極材料），電極反應式是Ag⁺+e^-=Ag；應選用的電解質溶液是AgNO₃溶液．
（2）若利用乙池進行粗銅的電解精煉，則A極（填“A”或“B”）是粗銅，若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，它們在電解槽中的存在形式和位置為Au、Ag以單質的形式沉積在c（陽極）下方，Fe以Fe²⁺的形式進入電解液中．
（3）丙池滴入少量酚酞試液，電解一段時間Fe（填“C”或“Fe”）極附近呈紅色．
（4）寫出甲池負極的電極反應式：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．若甲池消耗3.2gCH3OH氣體，則丙池中陽極上放出的氣體物質的量為0.3mol．
II．（5）請利用反應Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺設計原電池．
設計要求：①該裝置盡可能提高化學能轉化為電能的效率；
②材料及電解質溶液自選，在圖中做必要標注；
③畫出電子的轉移方向．

Answer 1

分析 （1）在鐵片上鍍銀，金屬鐵是陰極，金屬銀是陽極材料，選擇硝酸銀為電解質溶液；
（2）粗銅的電解精煉使用金屬銅為陰極，粗銅作陽極，活潑的金屬在陽極上失電子得到金屬陽離子，不參與放電的形成陽極泥；
（3）電解飽和氯化鈉，在陰極上產生氫氣，該極區域顯示堿性，在陽極上產生氯氣，據此回答；
（4）燃料電池的負極上是燃料失電子的氧化反應，根據電極反應式結合電子守恒進行計算即可；
（5）根據方程式，失電子的物質作負極；根據得失電子判斷反應類型；電解質是反應物中可溶性的、得電子的物質；電子負極移向正極．

解答 解：（1）在鐵片上鍍銀，金屬鐵是陰極材料，金屬銀是陽極材料，選擇硝酸銀為電解質溶液，在甲池中，通氧氣的電極是正極，所以乙池中A是陽極，B是陰極，B電極上發生反應：Ag⁺+e^-=Ag，故答案為：鐵片；Ag⁺+e^-=Ag；AgNO₃溶液；
（2）乙池中A是陽極，B是陰極，利用乙池進行粗銅的電解精煉，金屬銅為陰極，粗銅作陽極，活潑的金屬在陽極上失電子得到金屬陽離子，Fe以Fe²⁺的形式進入電解液中，不參與放電的Au、Ag形成陽極泥，故答案為：A；Au、Ag以單質的形式沉積在c（陽極）下方，Fe以Fe²⁺的形式進入電解液中；
（3），在甲池中，通氧氣的電極是正極，通燃料的是負極，所以丙中，Fe是陰極，石墨是陽極，電解飽和氯化鈉，在陰極上產生氫氣，該極區域顯示堿性，遇到酚酞顯示紅色，即電解一段時間Fe極附近呈紅色，故答案為：Fe；
（4）燃料電池的負極上是燃料失電子的氧化反應：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；若甲池消耗3.2g即0.1molCH₃OH氣體，則轉移電子是0.6mol，
丙池中陽極上放出的氯氣，根據2Cl^--2e^-=Cl₂↑，轉移0.6mol電子，產生氯氣物質的量為0.3mol，故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；0.3mol；
（5）原電池中失電子的物質作負極，根據方程式知，鐵作負極，比鐵活潑性小的金屬或導電的非金屬作正極；鐵失電子，發生氧化反應；正極上得電子，發生還原反應，根據方程式知，Fe³⁺得電子，生成Fe²⁺，電極反應式為：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，電解質是反應物中可溶性的、得電子的物質，所以電解質是可溶性的鐵鹽，可用氯化鐵作電解質，裝置如下：，電子從負極流向正極，如圖中箭頭所示，故答案為：．

點評 本題是一道關于電解池和原電池工作原理的綜合應用題，注意電極反應式的書寫以及電子守恒的計算是關鍵，難度中等．