Question

【題目】銅鐵及其化合物在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有著重要用途。

（1）鐵制炊具在潮濕的空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕而生銹，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：___，正極的電極反應(yīng)式為：___。

（2）下列哪些裝置可防止鐵棒被腐蝕___。（填正確答案標(biāo)號(hào)）

A. B. C. D.

（3）高鐵酸鉀(K2FeO4)廣泛應(yīng)用于凈水、電池工業(yè)等領(lǐng)域。工業(yè)上以鈦白粉生產(chǎn)的副產(chǎn)品FeSO4制備高鐵酸鉀的生產(chǎn)流程如圖：

查閱資料：K2FeO4在水中溶解度很大，在堿性環(huán)境中穩(wěn)定，在中性和酸性條件下不穩(wěn)定。

①“氧化I”中，生成Fe3+的離子反應(yīng)方程式是___。

②凈水時(shí)高鐵酸鉀能逐漸與水反應(yīng)生成絮狀的Fe(OH)3，請(qǐng)補(bǔ)充并配平該反應(yīng)方程式： K2FeO4+ H2O= Fe(OH)3↓+ KOH+ 。___。

（4）工業(yè)上常以銅做陽(yáng)極，石墨做陰極，電解含有NaOH的NaCl水溶液制備Cu2O。

已知：該電解過(guò)程中陽(yáng)極先生成難溶物CuCl，再與NaOH反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Cu2O。

①寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式___，該過(guò)程中生成Cu2O的離子反應(yīng)方程式為___。

②如果電解后溶液體積未發(fā)生變化，電解后溶液中的c(OH-)會(huì)___（填“變大”“變小”或“不變”)。

③若電解時(shí)電路中通過(guò)0.2mol電子，理論上生成Cu2O的質(zhì)量為___g。

Answer 1

【答案】Fe-2e-=Fe2+ O2+4e-+2H2O=4OH- BD H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O 4K2FeO4+10H2O=4Fe(OH)3↓+8KOH+3O2↑ Cu+Cl--e-=CuCl 2CuCl+2OH-=Cu2O+2Cl-+H2O 不變 14.4

【解析】

(1)鐵制品是鐵合金，在潮濕的空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕而生銹，鐵作負(fù)極被氧化，正極上是氧氣得電子被還原；

(2)鐵為活潑金屬，易發(fā)生電化學(xué)腐蝕；若鐵為原電池的正極，比鐵活潑的金屬作負(fù)極，可防止鐵被腐蝕；若鐵為外接電源的負(fù)極，為外加電流的陰極保護(hù)法，可防止鐵被腐蝕；

(3)以鈦白粉生產(chǎn)的副產(chǎn)品FeSO4制備高鐵酸鉀，由制備流程可知，I中亞鐵離子與過(guò)氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子，II中發(fā)生3NaClO+Fe2(SO4)3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+3Na2SO4+5H2O，過(guò)濾分離出NaCl、Na2SO4，再加KOH發(fā)生Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，操作I中包括冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌、干燥幾個(gè)步驟，洗滌選擇乙醇，防止高鐵酸鉀溶解而損失，以此來(lái)解答；

(4)①電解池中陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，銅失去1個(gè)電子與氯離子結(jié)合生成氯化亞銅沉淀，據(jù)此寫(xiě)出陽(yáng)極反應(yīng)方程式；氯化亞銅與氫氧化鈉反應(yīng)生成氧化亞銅、氯化鈉和水；

②根據(jù)陰極、陽(yáng)極的反應(yīng)式分析；

③電解電路中通過(guò)0.2mol電子，理論上生成Cu2O也為0.2mol，再計(jì)算質(zhì)量。

(1)鐵制品是鐵合金，在潮濕的空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕而生銹，鐵作負(fù)極被氧化，正極上是氧氣得電子被還原，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Fe-2e-=Fe2+，正極的電極反應(yīng)式為：O2+4e-+2H2O=4OH-；

(2)A．圖中鐵碳形成原電池反應(yīng)，鐵為負(fù)極，碳為正極，為鐵的吸氧腐蝕，故A不符合題意；

B．鋅比鐵活潑，鐵為正極，被保護(hù)而難以腐蝕，故B符合題意；

C．水中溶解氧氣，鐵可發(fā)生電化學(xué)腐蝕，正極反應(yīng)式：O2+2H2O+4e-=4OH-，負(fù)極反應(yīng)式：Fe-2e-=Fe2+，故C不符合題意；

D．電解池中鐵棒是陰極，銅棒是陽(yáng)極，鐵棒得到了保護(hù)，故D符合題意；

答案選BD；

(3)①氧化Ⅰ中，生成Fe3+的離子反應(yīng)方程式為H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O；

②凈水時(shí)高鐵酸鉀能逐漸與水反應(yīng)生成絮狀的Fe(OH)3，由電子、電荷守恒可知反應(yīng)的方程式為4K2FeO4+10H2O=4Fe(OH)3↓+8KOH+3O2↑；

(4)①銅作陽(yáng)極，石墨作陰極，在含有NaOH的NaCl水溶液中電解，在陽(yáng)極生成難溶CuCl，再與NaOH反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Cu2O，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：Cu+Cl--e-=CuCl；氯化亞銅與氫氧化鈉反應(yīng)生成氧化亞銅、氯化鈉和水，離子反應(yīng)為：2CuCl+2OH-=Cu2O+2Cl-+H2O；

②陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：2Cu+2Cl--2e-=2CuCl；陰極反應(yīng)式為：2H2O+2e=H2↑+2OH，2CuCl+2OH-=Cu2O+2Cl-+H2O，轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，則產(chǎn)生和消耗的OH物質(zhì)的量相等，則電解后溶液中c(OH)不變；

③若電解電路中通過(guò)0.2mol電子，根據(jù)Cu+Cl--e-=CuCl，生成0.2mol CuCl，根據(jù)2CuCl+2OH-=Cu2O+2Cl-+H2O，理論上生成Cu2O的物質(zhì)的量為0.1mol，則質(zhì)量為0.1mol×144g/mol=14.4g。