Question

8．（1）利用反應(yīng)Cu+2FeCl₃═CuCl₂+2FeCl₂設(shè)計(jì)成如圖1所示原電池，回答下列問(wèn)題：
①寫(xiě)出電極反應(yīng)式：正極2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；負(fù)極Cu-2e^-=Cu²⁺．
②圖中X溶液是CuCl₂，Y溶液是FeCl₃．
③原電池工作時(shí)，鹽橋中的陽(yáng)（填“陽(yáng)”或“陰”）離子向X溶液方向移動(dòng)．
（2）控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂，設(shè)計(jì)成如圖2所示的原電池．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2I^--2e^-=I₂．甲中石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺．
②電流計(jì)讀數(shù)為0時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)在甲中加入FeCl₂固體，則乙中的石墨作正（填“正”或“負(fù)”）極，該電極的電極反應(yīng)式為I₂+2e^-=2I^-．
（3）利用反應(yīng)2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O可制備CuSO₄，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其正極電極反應(yīng)式為4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O．

Answer 1

分析 （1）該反應(yīng)中，Cu元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)、Fe元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?2價(jià)，所以Cu作負(fù)極，不如Cu活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，F(xiàn)eCl₃溶液為電解質(zhì)溶液，以此解答該題；
（2）①反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中碘離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2I^--2e^-=I₂，F(xiàn)e³⁺被還原成Fe²⁺，則發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；
②反應(yīng)達(dá)到平衡后，向甲中加入適量FeCl₂固體，F(xiàn)e²⁺濃度增大，平衡逆向移動(dòng)，則Fe²⁺失去電子生成Fe³⁺；
（3）該反應(yīng)中Cu元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)、O元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，要將該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，Cu作負(fù)極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）①C為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，Cu為負(fù)極，電極方程式為Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；Cu-2e^-=Cu²⁺；
②銅氧化，應(yīng)為原電池負(fù)極，由裝置圖可知，X是氯化銅溶液，電解質(zhì)溶液Y是FeCl₃，
故答案為：CuCl₂；FeCl₃；
③右池是正極池，所以原電池中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，故答案為：陽(yáng)；
（2）①反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中碘離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2I^--2e^-=I₂，F(xiàn)e³⁺被還原成Fe²⁺，則發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，
故答案為：氧化；2I^--2e^-=I₂；還原；Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；
②反應(yīng)達(dá)到平衡后，向甲中加入適量FeCl₂固體，F(xiàn)e²⁺濃度增大，平衡逆向移動(dòng)，則Fe²⁺失去電子生成Fe³⁺，發(fā)生2Fe²⁺-2e^-=2Fe³⁺，甲為負(fù)極，
乙中的石墨作正極，電極反應(yīng)式為：I₂+2e^-=2I^-，故答案為：正；I₂+2e^-=2I^-；
（3）該反應(yīng)中Cu元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)、O元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，要將該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，Cu作負(fù)極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，因?yàn)樵谒嵝詶l件下，所以氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O，
故答案為：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)原電池原理綜合考查，并注重與化學(xué)平衡的聯(lián)系，學(xué)生明確原電池的工作原理、正負(fù)極的判斷方法、化學(xué)平衡的移動(dòng)即可解答．