- 原电池
- 共33题
（1）如图所示为某实验小组依据氧化还原反应：（用离子方程式表示）______设计的原电池装置，反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差18g，则导线中通过______mol电子．
（2）用胶头滴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，写出发生反应的离子方程式______，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，红色褪去，假设之一是“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）如图其它条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示，石墨（1）为______极（填“正”、“负”、“阴”或“阳”）．在甲装置中滴加几滴酚酞试液，振荡均匀，一段时间后，在甲装置中观察到______电极（填“铁”或“铜”）附近溶液先变红，该电极的反应式为______．
正确答案
解：（1）图中为原电池反应，Fe为负极，发生：Fe-2e-=Fe2-，石墨为正极，发生Cu2++2e-=Cu，总反应式为Fe+Cu2+═Fe2++Cu，一段时间后，两电极质量相差12g，
则 Fe+Cu2+═Fe2++Cu 两极质量差△m 转移电子
56g 64g 56g+64g=120g 2mol
18g n
解得：n=0.3mol，
故答案为：Fe+Cu2+═Fe2++Cu；0.3；
（2）用吸管吸出铁片附近溶液即Fe2+的溶液，加入氯水发生2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-，如果+3价铁被氧化为FeO42-，
发生2Fe3++3Cl2+8H2O═2FeO42-+6Cl-+16H+，
故答案为：2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-；2Fe3++3Cl2+8H2O═2FeO42-+6Cl-+16H+；
（3）若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，甲装置为铁的吸氧腐蚀，铁为负极，铜为正极，正极发生 O2+2H2O+4e-═4OH-，呈碱性，滴加酚酞，溶液变红，则乙装置与铜相连的石墨为阳极，与铁相连的石墨为阴极，乙为电解池装置，阳极发生2Cl--2e-═Cl2↑，
故答案为：阴；铜；O2+4e-+2H2O═4 OH-．
解析
解：（1）图中为原电池反应，Fe为负极，发生：Fe-2e-=Fe2-，石墨为正极，发生Cu2++2e-=Cu，总反应式为Fe+Cu2+═Fe2++Cu，一段时间后，两电极质量相差12g，
则 Fe+Cu2+═Fe2++Cu 两极质量差△m 转移电子
56g 64g 56g+64g=120g 2mol
18g n
解得：n=0.3mol，
故答案为：Fe+Cu2+═Fe2++Cu；0.3；
（2）用吸管吸出铁片附近溶液即Fe2+的溶液，加入氯水发生2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-，如果+3价铁被氧化为FeO42-，
发生2Fe3++3Cl2+8H2O═2FeO42-+6Cl-+16H+，
故答案为：2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-；2Fe3++3Cl2+8H2O═2FeO42-+6Cl-+16H+；
（3）若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，甲装置为铁的吸氧腐蚀，铁为负极，铜为正极，正极发生 O2+2H2O+4e-═4OH-，呈碱性，滴加酚酞，溶液变红，则乙装置与铜相连的石墨为阳极，与铁相连的石墨为阴极，乙为电解池装置，阳极发生2Cl--2e-═Cl2↑，
故答案为：阴；铜；O2+4e-+2H2O═4 OH-．
请将氧化还原反应：2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2设计成带盐桥原电池．试剂：FeCl3溶液，KI溶液；其它用品任选．请回答下列问题．
（1）请在如图中画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液．
（2）发生还原反应的电极为电池的______ 极，其电极反应式为______．
（3）反应达到平衡时，外电路导线中______ （填“有”或“无”）电流通过．
（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为（填“正”或“负”）极．
（5）请设计简单实验，证明溶液中同时存在Fe3+、Fe2+______．
正确答案
解：（1）依据原电池反应原理分析，氧化还原反应中铁离子在正极得到电子发生还原反应，碘离子再负极失电子发生氧化反应，负极所在电解质溶液为KI溶液，正极所在电解质溶液为FeCl3溶液，原电池装置为：
故答案为：
（2）原电池中发生还原反应的为正极，是铁离子得到电子生成亚铁离子，电极反应为：Fe3++e-=Fe2+；
故答案为：正；Fe3++e-=Fe2+；
（3）反应达到平衡后，无电子转移，无电流形成，故答案为：无；
（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，增大亚铁离子浓度平衡逆向进行，原电池反应是碘单质和亚铁离子反应，亚铁离子失电子发生氧化反应为原电池负极；当固体全部溶解后，则此溶液中电极变为负极；
故答案为：负；
（5）取少量待检液于试管中，加入硫氰化钾，显红色，说明有Fe3+；另取少量待检液于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，若溶液退色，则有Fe2+，故答案为：取少量待检液于试管中，加入硫氰化钾，显红色，说明有Fe3+；另取少量待检液于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，若溶液退色，则有Fe2+．
解析
解：（1）依据原电池反应原理分析，氧化还原反应中铁离子在正极得到电子发生还原反应，碘离子再负极失电子发生氧化反应，负极所在电解质溶液为KI溶液，正极所在电解质溶液为FeCl3溶液，原电池装置为：
故答案为：
（2）原电池中发生还原反应的为正极，是铁离子得到电子生成亚铁离子，电极反应为：Fe3++e-=Fe2+；
故答案为：正；Fe3++e-=Fe2+；
（3）反应达到平衡后，无电子转移，无电流形成，故答案为：无；
（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，增大亚铁离子浓度平衡逆向进行，原电池反应是碘单质和亚铁离子反应，亚铁离子失电子发生氧化反应为原电池负极；当固体全部溶解后，则此溶液中电极变为负极；
故答案为：负；
（5）取少量待检液于试管中，加入硫氰化钾，显红色，说明有Fe3+；另取少量待检液于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，若溶液退色，则有Fe2+，故答案为：取少量待检液于试管中，加入硫氰化钾，显红色，说明有Fe3+；另取少量待检液于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，若溶液退色，则有Fe2+．
某学习小组用如图装置进行了有关电化学的实验．在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体．上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅拌棒，可以上下搅动液体，装置如图．接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成．停止通电，取出电极，用搅拌棒上下剧烈搅动．静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色．根据上述实验回答：
（1）阳极上的电极反应式为______．
（2）环状玻璃搅拌棒的作用是______．
（3）原上层液体是______．
（4）原下层液体是______．
（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是：______．
（6）要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是______，现象是______．
正确答案
解：实验原理是电解含有碘离子的强电解质溶液，在阳极上得电子能力强的碘离子失电子，得到碘单质，为棕色，溶液中还有和水互不相溶的密度大于水的液体，结果，碘单质溶解于有机溶剂中，显示紫红色，根据电解池的工作原理以及离子的检验知识来回答判断即可．
（1）阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，萃取后呈紫红色，判断为碘单质生成，所以是溶液中碘离子失电子生成碘单质的反应，电极反应为2I--2e-═I2；，故答案为：2I--2e-═I2 ；
（2）环状玻璃搅拌棒的作用是让两层液体充分混合，使阳极上产生的I2转移到下层液体中，故答案为：让两层液体充分混合，使I2转移到下层液体；
（3）原上层溶液中含有碘离子，可以是KI（或NaI等）水溶液，故答案为：KI（或NaI等）水溶液；
（4）下层是比水溶液重的不溶于水的试剂，分析过程可知是发生了萃取作用，可以是CCl4（或CHCl3等），故答案为：CCl4（或CHCl3等）；
（5）I2在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度，故大部分I2都转移到有机溶剂中，搅拌后两层液体颜色发生变化，故答案为：I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度，故大部分I2都转移到CCl4中；
（6）含有电离子的可溶的盐可以是钠盐、钾盐等，阳离子钠离子、钾离子的检验可以采用焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色，则为碘化钾溶液（焰色反应火焰为黄色，则为碘化钠溶液）．
故答案为：焰色反应；透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色（焰色反应观察火焰为黄色）．
解析
解：实验原理是电解含有碘离子的强电解质溶液，在阳极上得电子能力强的碘离子失电子，得到碘单质，为棕色，溶液中还有和水互不相溶的密度大于水的液体，结果，碘单质溶解于有机溶剂中，显示紫红色，根据电解池的工作原理以及离子的检验知识来回答判断即可．
（1）阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，萃取后呈紫红色，判断为碘单质生成，所以是溶液中碘离子失电子生成碘单质的反应，电极反应为2I--2e-═I2；，故答案为：2I--2e-═I2 ；
（2）环状玻璃搅拌棒的作用是让两层液体充分混合，使阳极上产生的I2转移到下层液体中，故答案为：让两层液体充分混合，使I2转移到下层液体；
（3）原上层溶液中含有碘离子，可以是KI（或NaI等）水溶液，故答案为：KI（或NaI等）水溶液；
（4）下层是比水溶液重的不溶于水的试剂，分析过程可知是发生了萃取作用，可以是CCl4（或CHCl3等），故答案为：CCl4（或CHCl3等）；
（5）I2在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度，故大部分I2都转移到有机溶剂中，搅拌后两层液体颜色发生变化，故答案为：I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度，故大部分I2都转移到CCl4中；
（6）含有电离子的可溶的盐可以是钠盐、钾盐等，阳离子钠离子、钾离子的检验可以采用焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色，则为碘化钾溶液（焰色反应火焰为黄色，则为碘化钠溶液）．
故答案为：焰色反应；透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色（焰色反应观察火焰为黄色）．
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