Question

鐵、銅及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．
（1）在潮濕空氣中，鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₂的反應(yīng)方程式為

 

．在含有等濃度硫酸溶液的下列裝置中，鐵腐蝕的速率由快到慢的順序是

 

（用序號(hào)填寫(xiě)）．

（2）已知：3Fe（s）+2O₂（g）═Fe₃O₄（s）△H=-1118kJ?mol^-1
2Al（s）+

3

2

O₂（g）═A1₂O₃（s）△H=-1675.7kJ?mol^-1
則焊接鋼軌時(shí)鋁與Fe₃O₄發(fā)生反應(yīng)生成鐵和Al₂O₃的熱化學(xué)方程式為

 

．
（3）Na₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性，其電解制法如圖1所示，請(qǐng)寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式

 

．Na₂FeO₄是一種既能殺菌、消毒，又能絮凝凈水的水處理劑，其原理是

 

．

（4）工業(yè)上常用FeCl₃溶液腐蝕印刷線路板，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

 

．
若腐蝕銅板后的溶液中，Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺濃度均為0.1mol?L^-1，結(jié)合圖2分析，當(dāng)混合溶液中通入氨氣調(diào)節(jié)溶液的pH=5.6時(shí)，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子為

 

．從圖中數(shù)據(jù)計(jì)算Fe（OH）₂的溶度積Ksp[Fe（OH）₂]=

 

．
已知：橫坐標(biāo)為溶液的pH，縱坐標(biāo)為金屬離子的物質(zhì)的量濃度的對(duì)數(shù)（當(dāng)溶液中金屬離子濃度≤10^-5 mol?L^-1時(shí)，可認(rèn)為沉淀完全）．

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù),用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),電解原理

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成Fe（OH）₂；
先判斷裝置是原電池還是電解池，再根據(jù)原電池正負(fù)極腐蝕的快慢比較，作原電池負(fù)極和電解池陽(yáng)極的金屬易被腐蝕，作原電池正極或電解池陰極的金屬易被保護(hù)，金屬腐蝕快慢順序是：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)腐蝕措施的腐蝕；
（2）依據(jù)題干熱化學(xué)方程式結(jié)合蓋斯定律寫(xiě)出該熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（3）電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因高價(jià)鐵具有氧化性，能消毒殺菌，生成Fe³⁺形成膠體，具有吸附懸浮物的凈水的作用；
（4）三氯化鐵與銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅；向混合溶液中通入氨氣調(diào)節(jié)溶液的pH=5.6時(shí)，由圖象可知易生成Fe（OH）₃沉淀；根據(jù)Ksp[Fe（OH）₂]=c（Fe²⁺）×c²（OH^-）計(jì)算．

解答： 解：（1）鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成Fe（OH）₂，反應(yīng)方程式為為I：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₂；
根據(jù)圖知，①③裝置是原電池，在①中Fe做正極，③中金屬鐵作負(fù)極，負(fù)極被腐蝕，正極被保護(hù)，②中為化學(xué)腐蝕，原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕，
所以③＞②，
④⑤裝置是電解池，④中金屬鐵為陰極，⑤中金屬鐵為陽(yáng)極，陽(yáng)極金屬被腐蝕速率快，陰極被保護(hù)，即⑤＞④，
根據(jù)電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)腐蝕措施的腐蝕，并且原電池的正極金屬腐蝕速率快于電解池的陰極金屬腐蝕速率，
所以鐵腐蝕快慢順序?yàn)椋孩茛邰冖佗埽?br />故答案為：2Fe+O₂+2H₂O=2Fe（OH）₂；⑤③②①④；
（2）①3Fe（s）+2O₂（g）═Fe₃O₄（s）△H=-1118kJ?mol^-1
②2Al（s）+

3

2

O₂（g）═A1₂O₃（s）△H=-1675.7kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律將方程式②×4-①×3得8Al（s）+3Fe₃O₄（s）=4Al₂O₃（s）+9Fe（s）△H=-3348.8 kJ?mol^-1，
故答案為：8Al（s）+3Fe₃O₄（s）=4Al₂O₃（s）+9Fe（s）△H=-3348.8 kJ?mol^-1；
（3）電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；Na₂FeO₄能消毒、凈水的原因高價(jià)鐵具有氧化性，能消毒殺菌，生成Fe³⁺形成膠體，具有吸附懸浮物的凈水的作用；
故答案為：Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O；Na₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性，能起到殺菌、消毒作用；高價(jià)的鐵被還原成的Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃膠體，能吸附水中雜質(zhì)；
（2）FeCl₃溶液腐蝕Cu制印刷電路板，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，
向混合溶液中通入氨氣調(diào)節(jié)溶液的pH=5.6時(shí)，由圖象可知易生成Fe（OH）₃沉淀，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子為Cu²⁺、Fe²⁺；
由圖象可知：c（Fe²⁺）=1.0×10^-5（mol?L^-1），c（OH^-）=1.0×10^-6（mol?L^-1），Ksp[Fe（OH）₂]=c（Fe²⁺）×c²（OH^-）=1.0×10^-17（mol?L^-1）³，
故答案為：Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺；Cu²⁺、Fe²⁺；1.0×10^-17（mol?L^-1）³．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了金屬的腐蝕、電解原理的應(yīng)用、蓋斯定律的應(yīng)用、難溶電解質(zhì)的溶解平衡，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，注意把握?qǐng)D象所提供數(shù)據(jù)以及相關(guān)計(jì)算公式的運(yùn)用，難度中等．