Question

某反应中反应物与生成物FeCl₂、FeCl₃、CuCl₂、Cu；

（1）将上述反应设计成的原电池如图甲所示请回答下列问题：

①图中X溶液是__；

②Cu电极上发生的电极反应式为__；

③原电池工作时，盐桥中的__填“K⁺”或“Cl^-”）不断进入X溶液中。

（2）将上述反应设计成电解池如图乙所示乙烧杯中金属阳离子的物质的量与电子转移的物质的量的变化关系如图丙，请回答下列问题：

①M是电源的__极；

②图丙中的②线是__的变化；

③当电子转移为0.2mol时向乙烧杯中加入__L5mol/LNaOH溶液才能使所有的金属阳离子沉淀完全。

Answer

FeCl2、FeCl3 Cu-2e-=Cu2+ K+ 负 Fe2+ 0.28

【解析】

据反应物和生成物可以确定该反应为氧化还原反应，由于氧化性：Fe3+＞Cu2+，则该反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，

(1)将该反应设计成原电池，Cu作负极，石墨作正极；

(2)①将该反应2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2设计成电解池，Cu作阳极，石墨为阴极；
②根据金属阳离子的物质的量的变化确定曲线对应的离子；
③结合图像，确定当电子转移为0.2mol时，溶液中Fe3+、Fe2+、Cu2+的物质的量，进而计算需要NaOH溶液的体积。

(1)据反应物和生成物可以确定该反应为氧化还原反应，由于氧化性：Fe3+＞Cu2+，则该反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，将该反应设计成原电池，Cu作负极，石墨作正极。

①该反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，则X溶液一定有FeCl3，结合第(2)问②分析，曲线②为Fe2+，且反应开始时其物质的量为0.1mol，则X为FeCl2、FeCl3，故答案为：FeCl2、FeCl3；

②Cu作负极，发生失电子的氧化反应：Cu-2e-=Cu2+，故答案为：Cu-2e-=Cu2+；
③Cu作负极，石墨作正极，盐桥中阳离子向正极移动，则K+不断移向正极即进入X溶液中，故答案为：K+；

(2)①将该反应2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2设计成电解池，则Cu作阳极，失电子被氧化生成Cu2+，石墨为阴极，Fe3+得电子生成Fe2+，被还原，所以M为负极，N为正极，故答案为：负；

②该反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2，在电解过程中，Fe3+逐渐减少，则①表示的为Fe3+，Fe2+、Cu2+逐渐增多，根据变化量的比例关系2Fe3+~2Fe2+~Cu2+可知，②为Fe2+，③为Cu2+，故答案为：Fe2+；

③当电子转移为0.2mol时，溶液中有Fe3+为0.2mol，Fe2+为0.3mol，Cu2+为0.1mol，所以需要加入NaOH溶液物质的量为0.2×3+0.3×2+0.1×2=1.4mol，所以NaOH溶液的体积为，故答案为：0.28。