Question

鐵和鐵的化合物用途廣泛．請回答下列問題：
（1）寫出在潮濕空氣中鋼鐵銹蝕時正極反應(yīng)的電極反應(yīng)式：

 

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將生銹的鐵屑放入H₂SO₄溶液中充分溶解后，在溶液中并未檢測出Fe³⁺，用離子方程式說明原因：

 

．
（2）愛迪生蓄電池的反應(yīng)式為：Fe+NiO₂+2H₂O

放電

充電

Fe（OH）₂+Ni（OH）₂
①愛迪生蓄電池的正極是

 

，該電池工作一段時間后必須充電，充電時生成Fe的反應(yīng)類型是

 

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②高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型凈水劑．用如圖裝置可以制取少量高鐵酸鈉．寫出在用電解法制取高鐵酸鈉時，陽極的電極反應(yīng)式

 

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③你認(rèn)為高鐵酸鈉作為一種新型凈水劑的理由錯誤的是

 

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a．高鐵酸鈉溶于水形成一種膠體，具有較強的吸附性
b．高鐵酸鈉在消毒殺菌時被還原生成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體能吸附懸浮雜質(zhì)
c．高鐵酸鈉具有強氧化性，能消毒殺菌
d．高鐵酸鈉具有強還原性，能消毒殺菌
（3）某FeO、Fe₂O₃混合物中，鐵、氧的物質(zhì)的量之比為4：5，其中Fe²⁺與Fe³⁺物質(zhì)的量之比為

 

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Answer 1

考點：常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,金屬的電化學(xué)腐蝕與防護,鹽類水解的應(yīng)用,有關(guān)混合物反應(yīng)的計算

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）潮濕的空氣中，鋼鐵易發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；鐵銹的成分為Fe₂O₃?xH₂O，氧化鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，硫酸鐵和鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵；
（2）①原電池放電時，正極上得電子元素化合價降低，充電時，鐵電極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
②電解氫氧化鈉溶液時，鐵作陽極，陽極上鐵失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成高鐵酸根離子；
③高鐵酸根離子有強氧化性，被還原生成的三價鐵離子能發(fā)生生成膠體，膠體具有吸附性；
（3）據(jù)FeO、Fe₂O₃混合物中鐵、氧的物質(zhì)的量之比為4：5，根據(jù)原子守恒求出混合物中FeO、Fe₂O₃的物質(zhì)的量之比．

解答： 解：（1）鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生的反應(yīng)為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，二價鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵被氧化生成氫氧化鐵，氫氧化鐵失去部分水生成鐵銹，所以鐵銹的成分是Fe₂O₃?xH₂O，氧化鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，鐵和鐵離子能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，導(dǎo)致溶液中不存在鐵離子，
故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（2）①放電時，鎳元素的化合價由+4價變?yōu)?2價，所以NiO₂作正極，充電時，鐵電極上氫氧化亞鐵得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鐵，
故答案為：NiO₂；還原反應(yīng)；
②陽極上鐵失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成高鐵酸根離子和水，離子方程式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；
③高鐵酸鈉具有強氧化性，所以能殺菌消毒；高鐵酸鈉能被還原生成鐵離子，鐵離子能水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附性，能吸附懸浮雜質(zhì)，所以能凈水，故選ad；
（3）設(shè)Fe²⁺與Fe³⁺物質(zhì)的量分別為x、y，根據(jù)鐵原子、氧原子守恒得（x+y）：（x+1.5y）=4：5，x=y，所以x：y=1：1，故答案為：1：1．

點評：本題考查了混合物的計算、原電池和電解池原理，根據(jù)各個電極上發(fā)生的反應(yīng)來分析原電池和電解池，根據(jù)原子守恒計算混合物中離子的物質(zhì)的量之比，注意高鐵酸鈉作凈水劑原理，難度不大．