Question

20．理論上任何一個自發的氧化還原反應均可以設計成原電池，根據氧化還原反應：Fe+2Fe³⁺=2Fe²⁺設計的原電池如圖所示，其中鹽橋內盛裝有含KNO₃飽和溶液的瓊脂．
請回答下列問題：
（1）電解質溶液X是FeCl₂；電解質溶液Y是FeCl₃．
（2）寫出兩電極反應式：鐵電極Fe-2e═Fe²⁺；石墨電極2Fe³⁺+2e═2Fe²⁺．
（3）外電路中的電子書是從鐵（填名稱，下同）電極流向石墨電極．
（4）鹽橋中向X溶液中遷移的離子是BD（填編號）．
A．K⁺  B．NO${\;}_{3}^{-}$  C．Ag⁺  D．SO${\;}_{4}^{2-}$．

Answer 1

分析 原電池中，負極上失電子發生氧化反應，正極上得電子發生還原反應，該反應中Fe元素化合價由0價、+3價變為+2價，則Fe是負極，負極上Fe失電子生成亞鐵離子，正極上鐵離子得電子生成亞鐵離子；
（1）根據鹽橋原電池的特點以及構成情況來回答；
（2）原電池中，負極上失電子發生氧化反應，正極上得電子發生還原反應；
（3）原電池中電子負極流向正極電流從正極流向負極；
（4）原電池中陽離子移向正極，陰離子移向負極，據此回答．

解答 解：Fe+2Fe³⁺=2Fe²⁺設計的原電池中，負極上失電子發生氧化反應，正極上得電子發生還原反應，該反應中Fe元素化合價由0價、+3價變為+2價，則Fe是負極，正極材料為石墨，
（1）電解質溶液X是含有亞鐵離子的鹽溶液，如氯化亞鐵溶液，和金屬鐵之間不會發生反應，電解質溶液Y是含有鐵離子的鹽溶液，可以是氯化鐵溶液，故答案為：FeCl₂；FeCl₃；
（2）該反應中Fe元素化合價由0價、+3價變為+2價，則Fe是負極，極上失電子發生氧化反應，Fe-2e═Fe²⁺，正極材料為石墨，正極反應式為2Fe³⁺+2e═2Fe²⁺，
故答案為：Fe-2e═Fe²⁺；2Fe³⁺+2e═2Fe²⁺．
（3）原電池中電子負極流向正極，即從鐵電極流向石墨電極，故答案為：鐵；石墨；
（4）原電池中陽離子移向正極，陰離子移向負極，鐵是負極，溶液中的陰離子會移向負極，故選BD．

點評 本題考查原電池設計，為高頻考點，明確正負極發生反應與元素化合價變化關系是解本題關鍵，難點是判斷電解質溶液，題目難度不大．