Question

【题目】某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。

(1)如图所示为某实验小组设计的原电池装置，依据的氧化还原为(用离子反应方程式表示)_____________________________________。

反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过_____mol电子。

(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为________，这是由于NH4Cl溶液显____(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因：_____________________，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态。”如果+3价铁被氧化为FeO42-，试写出该反应的离子方程式：_________________________________________。

(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示。一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液，现象是________________，电极反应为_________________________；乙装置中石墨（1）为____(填“正”“负”“阴”或“阳”)极，乙装置中与铜丝相连石墨电极上发生的反应式为________________，产物常用___________________ 检验，反应的离子方程式为 _____________________________________________。

Answer 1

【答案】Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2+ 0.2 2H＋＋2e－=H2↑ 酸性 NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋ 2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O=2FeO42－＋6Cl－＋16H＋ 溶液变红 O2＋2H2O＋4e－=4OH－ 阴 2Cl－-2e－=Cl2↑ 湿润淀粉碘化钾试纸 Cl2＋2I－=I2＋2Cl－

【解析】

（1）分析题图可知，Fe棒在反应中失电子，作原电池的负极，乙烧杯中的铜离子得电子，石墨作原电池的正极。

（2）NH4Cl属于强酸弱碱盐，NH4+水解溶液显酸性，正极上H+得电子发生还原反应；根据电子守恒、原子守恒和电荷守恒写离子方程式。

（3）甲烧杯中为原电池，乙烧杯中为电解池，甲烧杯中Fe为负极，Cu为正极，据此分析作答。

（1）Fe棒为负极，Fe发生失电子的氧化反应：Fe-2e-=Fe2+，石墨为正极，溶液中铜离子发生得电子的还原反应：Cu2++2e-=Cu，所以依据的氧化还原反应为Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2+，假设导线中通过的电子的物质的量为2xmol，则xmolFe被氧化，xmol铜离子被还原，则56x+64x=12g，解得x=0.1，即导线中通过了0.2mol电子；

（2）若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，由于NH4Cl溶液中存在水解NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，溶液显酸性，溶液中的氢离子在正极发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，可写出铁离子被氯气氧化的方程式为2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O=2FeO42－＋6Cl－＋16H＋；

（3）如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲烧杯为原电池，乙烧杯为电解池。甲烧杯中Fe为负极，铜丝为正极，由于NaCl溶液呈中性，铜丝上的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，故在甲装置铜丝附近滴加酚酞溶液，现象是溶液变红；乙烧杯中石墨（1）为阴极，与铜丝相连的石墨为阳极，该电极上发生的电极反应式为2Cl－-2e－=Cl2↑，常用湿润淀粉碘化钾试纸检验Cl2，反应原理为Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。