Question

9．某實驗小組同學(xué)對電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動．

（1）如上圖Ⅰ為某實驗小組依據(jù)氧化還原反應(yīng)Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu（用離子方程式表示）
設(shè)計的原電池裝置，反應(yīng)前，電極質(zhì)量相等，一段時間后，兩電極質(zhì)量相差12g，導(dǎo)線中通過0.2mol電子；
（2）其他條件不變，若將CuCl₂溶液換為NH₄Cl溶液，石墨電極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑
，這是由于NH₄Cl溶液顯酸性（填“酸性”、“堿性”或“中性”）．用吸管吸出鐵片附近的溶液少許置于試管中，向其中滴加少量新制飽和氯水，然后滴加幾滴KSCN溶液，溶液變紅，繼續(xù)滴加過量新制飽和氯水，溶液顏色褪去，同學(xué)們對此做了多種假設(shè)，某同學(xué)的假設(shè)：“溶液中的+3價鐵被氧化為更高價態(tài)．”如果+3價鐵被氧化為FeO₄^2-，寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺
（3）其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨連成的∩形裝置如圖Ⅱ所示，一段時間后，在甲裝置銅絲附近滴加酚酞溶液，現(xiàn)象是溶液變紅，電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；乙裝置中石墨①為陰（填“正”、“負(fù)”、“陰”或“陽”）極．

Answer 1

分析 （1）圖1為原電池反應(yīng)，F(xiàn)e為負(fù)極，發(fā)生：Fe-2e^-=Fe²⁺，石墨為正極，發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）NH₄Cl在溶液中水解顯酸性，酸性溶液中，正極上氫離子得電子；鐵離子被氯氣氧化為FeO₄^2-；
（3）若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)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(yīng)，F(xiàn)e為負(fù)極，發(fā)生：Fe-2e^-=Fe^2-，石墨為正極，發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu，總反應(yīng)式為Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu；一段時間后，兩電極質(zhì)量相差12g，
則Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu          兩極質(zhì)量差△m     轉(zhuǎn)移電子
56g           64g          56g+64g=120g     2mol
                               12g           n
n=0.2mol；
故答案為：Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu；0.2；
（2）其他條件不變，若將CuCl₂溶液換為NH₄Cl溶液，NH₄Cl在溶液中水解顯酸性，酸性溶液中，正極上氫離子得電子，則石墨電極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑；鐵離子被氯氣氧化為FeO₄^2-，其反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺；
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；酸性；2Fe³⁺+3Cl₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺；
（3）若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n型，甲裝置為鐵的吸氧腐蝕，鐵為負(fù)極，銅為正極，正極發(fā)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：溶液變紅； O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；陰．

點(diǎn)評 本題綜合考查原電池和電解池知識，側(cè)重于電化學(xué)知識的綜合運(yùn)用的考查，題目難度中等，注意把握電極反應(yīng)方程式的書寫和電子守恒在計算中的應(yīng)用為解答該題的關(guān)鍵．