Question

【題目】某研究小組探究電解FeCl2溶液的電極反應(yīng)產(chǎn)物

（1）配制1molL-1FeCl2溶液，測得pH=4.91，原因______（用離子方程式表示）。從化合價角度分析， Fe2+具有________。

（2）該小組同學(xué)預(yù)測電解FeCl2溶液兩極的現(xiàn)象：陽極有黃綠色氣體產(chǎn)生，陰極有無色氣體產(chǎn)生。

該小組同學(xué)用右圖裝置電解1molL-1FeCl2溶液：

①取少量銀灰色固體洗滌后，加稀H2SO4有氣泡產(chǎn)生，再向溶液中加入________（試劑和現(xiàn)象），證明該固體為Fe。

②該小組同學(xué)進一步分析紅褐色固體產(chǎn)生的原因，甲同學(xué)認為________；乙同學(xué)認為2Cl- - 2e- = Cl2↑，Cl2可氧化Fe2+最終生成Fe（OH）3 。

為證實結(jié)論，設(shè)計方案如下：用實驗Ⅰ的裝置和1.5v 電壓，電解酸化（pH=4.91）的_______，通電5分鐘后，陽極無明顯現(xiàn)象，證實乙同學(xué)的推論不正確。丙同學(xué)認為仍不嚴謹，原因是產(chǎn)生的氣體溶于水，繼續(xù)實驗________（操作和現(xiàn)象），進一步證實了乙同學(xué)的推論不正確。

（3）該小組同學(xué)進一步探究電解1molL-1FeCl2溶液電極產(chǎn)物的影響因素。

實驗	條件		操作及現(xiàn)象
	電壓	pH	陽極	陰極
Ⅰ	1.5v	4.91	無氣泡產(chǎn)生，溶液逐漸變渾濁，5分鐘后電極表面析出紅褐色固體	無氣泡產(chǎn)生，4分鐘后電極表面有銀灰色金屬狀固體附著
Ⅱ	1.5v	2.38	無氣泡產(chǎn)生，溶液出現(xiàn)少量渾濁，滴加KSCN溶液變紅色	無氣泡產(chǎn)生，電極表面有銀灰色金屬狀固體附著
Ⅲ	1.5v	1.00	無氣泡產(chǎn)生，溶液無渾濁現(xiàn)象，滴加KSCN溶液變紅色	有氣泡產(chǎn)生，無固體附著
Ⅳ	3.0v	4.91	無氣泡產(chǎn)生，溶液逐漸變渾濁，3分鐘后電極表面有紅褐色固體產(chǎn)生	極少量氣泡產(chǎn)生，1分鐘出現(xiàn)鍍層金屬
Ⅴ	6.0v	4.91	有氣泡產(chǎn)生，遇濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍。溶液逐漸變渾濁	大量氣泡產(chǎn)生，迅速出現(xiàn)鍍層金屬

①對比實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以得出結(jié)論：

陽極Fe2+放電時，酸性較強主要生成Fe3+； 酸性較弱主要生成Fe（OH）3 。陰極________。

②對比實驗Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ可以得出結(jié)論：

增大電壓，不僅可以改變離子的放電能力，也可以________。

（4）綜合分析上述實驗，電解過程中電極反應(yīng)的產(chǎn)物與________有關(guān) 。

Answer 1

【答案】 Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+ 氧化性和還原性 K3[Fe(CN)6] 溶液、藍色沉淀 Fe2+-e- = Fe3+，最終生成Fe(OH)3 2mol·L-1 NaCl（或KCl）溶液 取陽極附近溶液，加入淀粉KI溶液后，溶液不變藍 酸性較強時，H+放電，酸性較弱時，Fe2+放電 改變電極反應(yīng)的速率 電解質(zhì)溶液的酸堿性、電源電壓

【解析】本題考查實驗方案設(shè)計與評價，（1）FeCl2屬于強酸弱堿鹽，Fe2＋發(fā)生水解反應(yīng)，其原因是Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+ ；Fe2＋處于中間價態(tài)，既具有氧化性又具有還原性；（2）①鐵與硫酸反應(yīng)生成Fe2＋，證明固體為Fe，需要驗證溶液中存在Fe2＋，即需要加入K3[Fe(CN)6] 溶液，溶液中出現(xiàn)藍色沉淀，證明固體為鐵單質(zhì)；②Fe2＋具有還原性，發(fā)生Fe2＋－e－=Fe3＋。陰極上發(fā)生2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，F(xiàn)e3＋與OH－反應(yīng)生成Fe(OH)3；需要做對比實驗，產(chǎn)生的Cl2不與電解質(zhì)中的離子發(fā)生反應(yīng)，即電解酸化的2mol·L－1的NaCl或KCl；氯氣溶于水后，得到氯水，具有強氧化性，因此需要取陽極附近溶液，加入淀粉KI溶液后，溶液不變藍，證實了乙同學(xué)的推論不正確；（3）①根據(jù)實驗I、II、III，酸性較強時，有氣泡產(chǎn)生，無固體附著，說明放電的是H＋，酸性較弱時，無氣泡冒出，有金屬狀固體附著，說明Fe2＋放電；②根據(jù)I、IV、V實驗，各電極現(xiàn)象，增大電壓，不僅可以改變離子的放電順序，也可以改變電極的反應(yīng)速率；（4）綜上所述，電極反應(yīng)的產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液的酸堿性、電源電壓有關(guān)。