Question

14．（Ⅰ）依据氧化还原反应：2Ag⁺（aq）+Fe（s）═Fe²⁺（aq）+2Ag（s）设计的原电池如1图所示．

请回答下列问题：
（1）电极X的材料是Fe；电解质溶液Y是AgNO₃溶液；
（2）银电极为电池的正极；X电极上发生的电极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺；
（3）盐桥中的阳离子移动的方向是移向Y（移向X或移向Y）．
（Ⅱ）钢铁工业是国家工业的基础．请回答钢铁腐蚀、防护过程中的有关问题．
（1）铁在潮湿的空气中容易被腐蚀为铁锈（Fe₂O₃•xH₂O），反应的化学方程式为：4Fe+3O₂+xH₂O═2Fe₂O₃．xH₂O．生产中可用盐酸来除铁锈．现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式2FeCl₃+Fe═3FeCl₂．
（2）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀．装置示意图如图2：请回答：
①A电极对应的金属是铜（写元素名称），B电极的电极反应式是Cu²⁺+2e^-═Cu．
②若电镀前铁、铜两电极的质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为0.08mol．

Answer 1

分析 （I）由方程式2Ag⁺（aq）+Fe（s）=Fe²⁺（aq）+2Ag（s）可知，反应中Ag⁺被还原，应为正极反应，则电解质溶液为硝酸银溶液，Fe被氧化，应为原电池负极反应，在装置图中X为Fe，Y为硝酸银溶液，以此解答该题；
（II）（1）铁锈的成分是Fe₂O₃•xH₂O，能和盐酸反应生成氯化铁和水，铁和氯化铁发生氧化还原反应生成氯化亚铁；
（2）①电镀时，镀层作阳极，镀件作阴极；
②电镀时，阳极上金属失电子导致金属质量减少，阴极上析出金属，导致质量增加，电镀后两极质量差的一半为阴极上析出的铜质量，根据析出铜质量和转移电子之间的关系式计算．

解答 解：（I）由方程式2Ag⁺（aq）+Fe（s）=Fe²⁺（aq）+2Ag（s）可知，反应中Ag⁺被还原，应为正极反应，则电解质溶液为硝酸银溶液，Fe被氧化，应为原电池负极反应，在装置图中X为Fe，Y为硝酸银溶液，
（1）电极X的材料是 Fe；电解质溶液Y是AgNO₃溶液；故答案为：Fe；AgNO₃溶液；
（2）反应中Ag⁺被还原，应为正极反应，X电极上发生的电极反应为：Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案为：正；Fe-2e^-=Fe²⁺；
（3）阳离子向正极移动，所以移向Y，故答案为：移向Y；
（II）（1）铁锈的成分是Fe₂O₃•xH₂O，能和盐酸反应生成氯化铁和水，氯化铁具有氧化性，能和铁发生氧化还原反应生成氯化亚铁，
反应方程式为2FeCl₃+Fe═3FeCl₂，
故答案为：2FeCl₃+Fe═3FeCl₂；
（2）①在铁上镀铜时，铜作阳极连接原电池正极，铁作阴极连接原电池负极，所以A为铜，B为铁，铁电极上铜离子得电子生成铜单质，
电极反应式为 Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案为：铜；Cu²⁺+2e^-═Cu；
②电镀时，阳极上金属失电子导致金属质量减少，阴极上析出金属，导致质量增加，电镀后两极质量差的一半为阴极上析出的铜质量，
所以阴极上析出铜的质量=5.12g×$\frac{1}{2}$=2.56g，转移电子的物质的量=$\frac{2.56g}{64g/mol}$=0.08 mol，
故答案为：0.08．

点评 本题考查了原电池的设计、原电池和电解池原理的应用等知识点，根据电镀原理、金属的腐蚀与防护来分析解答即可，题目难度中等．