Question

8．（1）利用反應Cu+2FeCl₃═CuCl₂+2FeCl₂設計成如圖1所示原電池，回答下列問題：
①寫出電極反應式：正極2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；負極Cu-2e^-=Cu²⁺．
②圖中X溶液是CuCl₂，Y溶液是FeCl₃．
③原電池工作時，鹽橋中的陽（填“陽”或“陰”）離子向X溶液方向移動．
（2）控制適合的條件，將反應2Fe³⁺+2I^-?2Fe²⁺+I₂，設計成如圖2所示的原電池．
請回答下列問題：
①反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化（填“氧化”或“還原”）反應，電極反應式為2I^--2e^-=I₂．甲中石墨電極上發(fā)生還原反應，電極反應式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺．
②電流計讀數為0時，反應達到平衡狀態(tài)，此時在甲中加入FeCl₂固體，則乙中的石墨作正（填“正”或“負”）極，該電極的電極反應式為I₂+2e^-=2I^-．
（3）利用反應2Cu+O₂+2H₂SO₄═2CuSO₄+2H₂O可制備CuSO₄，若將該反應設計為原電池，其正極電極反應式為4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O．

Answer 1

分析 （1）該反應中，Cu元素化合價由0價變?yōu)?2價、Fe元素化合價由+3價變?yōu)?2價，所以Cu作負極，不如Cu活潑的金屬或導電的非金屬作正極，FeCl₃溶液為電解質溶液，以此解答該題；
（2）①反應開始時，乙中碘離子失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：2I^--2e^-=I₂，Fe³⁺被還原成Fe²⁺，則發(fā)生還原反應，電極反應式為：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；
②反應達到平衡后，向甲中加入適量FeCl₂固體，Fe²⁺濃度增大，平衡逆向移動，則Fe²⁺失去電子生成Fe³⁺；
（3）該反應中Cu元素化合價由0價變?yōu)?2價、O元素化合價由0價變?yōu)?2價，要將該反應設計成原電池，Cu作負極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，據此分析解答．

解答 解：（1）①C為正極，發(fā)生還原反應，電極方程式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，Cu為負極，電極方程式為Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；Cu-2e^-=Cu²⁺；
②銅氧化，應為原電池負極，由裝置圖可知，X是氯化銅溶液，電解質溶液Y是FeCl₃，
故答案為：CuCl₂；FeCl₃；
③右池是正極池，所以原電池中的陽離子向正極移動，故答案為：陽；
（2）①反應開始時，乙中碘離子失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：2I^--2e^-=I₂，Fe³⁺被還原成Fe²⁺，則發(fā)生還原反應，電極反應式為：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，
故答案為：氧化；2I^--2e^-=I₂；還原；Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；
②反應達到平衡后，向甲中加入適量FeCl₂固體，Fe²⁺濃度增大，平衡逆向移動，則Fe²⁺失去電子生成Fe³⁺，發(fā)生2Fe²⁺-2e^-=2Fe³⁺，甲為負極，
乙中的石墨作正極，電極反應式為：I₂+2e^-=2I^-，故答案為：正；I₂+2e^-=2I^-；
（3）該反應中Cu元素化合價由0價變?yōu)?2價、O元素化合價由0價變?yōu)?2價，要將該反應設計成原電池，Cu作負極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，因為在酸性條件下，所以氧氣得電子和氫離子反應生成水，電極反應式為4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O，
故答案為：4H⁺+O₂+4e^-═2H₂O．

點評 本題是對原電池原理綜合考查，并注重與化學平衡的聯系，學生明確原電池的工作原理、正負極的判斷方法、化學平衡的移動即可解答．