Question

【題目】如圖裝置甲是某可充電電池的示意圖，該電池放電的化學方程式為2K2S2＋KI3=K2S4＋3KI，圖中的離子交換膜只允許K＋通過，C、D、F均為石墨電極，E為銅電極。工作一段時間后，斷開K，此時C、D兩電極產生的氣體體積相同，E電極質量減少 1.28 g。

(1)裝置甲的A電極為電池的__極，電解質的K＋向__(填“左側”或“右側”)遷移；B電極的電極反應式為____。

(2)裝置乙中D電極析出的氣體是___，體積為____mL(標準狀況)。

(3)若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液。從反應初始至反應結束，丙裝置溶液中金屬陽離子物質的量濃度與轉移電子的物質的量的變化關系如圖所示。

①圖中b表示的是_____(填金屬離子符號)的變化曲線。

②反應結束后，若用0.5 mol·L－1NaOH溶液沉淀丙裝置溶液中的金屬陽離子(設溶液體積為100 mL)，則至少需要0.5 mol·L－1NaOH溶液______mL。

Answer 1

【答案】負 右側 I3－＋2e－＝3I－ H2(或氫氣) 224 Fe2＋ 28

【解析】

本題解題的切入點為E，E質量減輕，則表明E為陽極，發生反應Cu-2e-=Cu2+，E電極質量減少1.28 g，則表明參加反應的Cu為0.02mol，失去電子0.04mol。E為陽極，則F為陰極，A為負極，B為正極，C為陽極，D為陰極。

(1)由上面分析知，裝置甲的A電極為電池的負極。因為原電池中，陽離子向正極移動，所以電解質的K＋向右側遷移。B電極為正極，I3－得電子，它的電極反應式為I3－＋2e－＝3I－。

(2)D電極上首先發生反應Cu2＋＋2e－=Cu，當Cu2＋消耗盡時，發生反應2H＋＋2e－=H2↑，所以裝置乙中D電極析出的氣體是H2(或氫氣)。根據得失電子守恒，該電極析出的H2的體積為：。

(3)①若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液，則電解時，陽極(E電極)發生反應Cu－2e－=Cu2＋，陰極(F電極)發生反應2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，故a、b、c分別表示Fe3+、Fe2＋、Cu2+的變化曲線。所以圖中b表示的是Fe2＋的變化曲線。

②由題圖中曲線可以看出，反應后溶液中c(Cu2＋)＝2×10－2 mol·L－1，c(Fe2＋)＝5×10－2 mol·L－1，c(Fe3＋)＝0，要使溶液中的金屬陽離子完全沉淀，需要n(NaOH)＝[n(Cu2＋)＋n(Fe2＋)]×2＝(0.02 mol·L－1＋0.05 mol·L－1)×0.1 L×2＝0.014 mol，V(NaOH)＝。