Question

【題目】某反應中反應物與生成物FeCl2、FeCl3、CuCl2、Cu；

（1）將上述反應設計成的原電池如圖甲所示請回答下列問題：

①圖中X溶液是__；

②Cu電極上發生的電極反應式為__；

③原電池工作時，鹽橋中的__填“K+”或“Cl-”）不斷進入X溶液中。

（2）將上述反應設計成電解池如圖乙所示乙燒杯中金屬陽離子的物質的量與電子轉移的物質的量的變化關系如圖丙，請回答下列問題：

①M是電源的__極；

②圖丙中的②線是__的變化；

③當電子轉移為0.2mol時向乙燒杯中加入__L5mol/LNaOH溶液才能使所有的金屬陽離子沉淀完全。

Answer 1

【答案】FeCl2、FeCl3 Cu-2e-=Cu2+ K+ 負 Fe2+ 0.28

【解析】

據反應物和生成物可以確定該反應為氧化還原反應，由于氧化性：Fe3+＞Cu2+，則該反應為2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，

(1)將該反應設計成原電池，Cu作負極，石墨作正極；

(2)①將該反應2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2設計成電解池，Cu作陽極，石墨為陰極；
②根據金屬陽離子的物質的量的變化確定曲線對應的離子；
③結合圖像，確定當電子轉移為0.2mol時，溶液中Fe3+、Fe2+、Cu2+的物質的量，進而計算需要NaOH溶液的體積。

(1)據反應物和生成物可以確定該反應為氧化還原反應，由于氧化性：Fe3+＞Cu2+，則該反應為2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，將該反應設計成原電池，Cu作負極，石墨作正極。

①該反應為2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，則X溶液一定有FeCl3，結合第(2)問②分析，曲線②為Fe2+，且反應開始時其物質的量為0.1mol，則X為FeCl2、FeCl3，故答案為：FeCl2、FeCl3；

②Cu作負極，發生失電子的氧化反應：Cu-2e-=Cu2+，故答案為：Cu-2e-=Cu2+；
③Cu作負極，石墨作正極，鹽橋中陽離子向正極移動，則K+不斷移向正極即進入X溶液中，故答案為：K+；

(2)①將該反應2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2設計成電解池，則Cu作陽極，失電子被氧化生成Cu2+，石墨為陰極，Fe3+得電子生成Fe2+，被還原，所以M為負極，N為正極，故答案為：負；

②該反應為2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，在電解過程中，Fe3+逐漸減少，則①表示的為Fe3+，Fe2+、Cu2+逐漸增多，根據變化量的比例關系2Fe3+~2Fe2+~Cu2+可知，②為Fe2+，③為Cu2+，故答案為：Fe2+；

③當電子轉移為0.2mol時，溶液中有Fe3+為0.2mol，Fe2+為0.3mol，Cu2+為0.1mol，所以需要加入NaOH溶液物質的量為0.2×3+0.3×2+0.1×2=1.4mol，所以NaOH溶液的體積為，故答案為：0.28。