Question

【题目】生产生活中广泛涉及氧化还原反应

Ⅰ.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示

(1)若d为石墨，石墨上的电极反应式为_________________ ；

(2)若d为锌，锌上的电极反应式为___________________；

(3)将图中电流表换成外接电源，铁片接___________（填“正”或“负”）极被保护

Ⅱ.高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更强，无二次污染，工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。

(1)干法制备高铁酸钾的主要反应为：2FeSO4＋ 6Na2O22Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑

①该反应中的氧化剂是________________，还原剂是_______________，每生成1 molNa2FeO4转移_______mol电子。

②简要说明K2FeO4作为水处理剂时所起的作用_________________________________

(2)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种粒子：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO42－、Cl－、H2O。

①写出并配平湿法制高铁酸钾反应的离子方程式：____________________________。

②每生成1 mol FeO42－转移________mol电子，若反应过程中转移了0.3 mol电子，则还原产物的物质的量为________mol。

③低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4)，说明什么问题______。

Answer 1

【答案】O2+4e﹣+2H2O=4OH-Zn- 2e﹣= Zn2+负Na2O2Na2O2和FeSO45高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒；消毒过程中自身被还原为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降2Fe(OH)3＋ 3ClO－＋ 4OH－=2FeO42—＋3Cl－＋ 5H2O30.15 mol该温度下K2FeO4比Na2FeO4的溶解度小

【解析】

Ⅰ(1)活泼金属铁片作负极,发生腐蚀，d为石墨，做正极，因为海水为中性，溶解在海水溶液中的氧气得电子，极反应为：O2+4e﹣+2H2O=4OH-；正确答案：O2+4e﹣+2H2O=4OH-。

(2)若d为锌，锌比铁活泼，锌做负极，发生氧化反应，极反应为：Zn- 2e﹣= Zn2+；正确答案：Zn- 2e﹣= Zn2+。

(3)将图中电流表换成外接电源，铁片接电源的负极，做电解池的阴极，不失电子，铁被保护；正确答案：负。

Ⅱ. （1）①反应中Fe元素化合价由+2价升高为+6价，被氧化，FeSO4为还原剂，过氧化钠中O元素的化合价由-1价降低为-2价，由-1价升高为0，过氧化钠既是氧化剂也是还原剂，由方程式可以知道，生成2molNa2FeO4，有6molNa2O2参加反应，转移10mol电子，则每生成1molNa2FeO4转移的电子数为5mol；因此，本题正确答案是：Na2O2；FeSO4和Na2O2；5。

②高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒；消毒过程中自身被还原为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降；正确答案：高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒；消毒过程中自身被还原为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降。

（2）①湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）时，Fe（OH）3失电子被氧化生成K2FeO4，Fe的化合价升高了3价，C1O-作氧化剂被还原生成C1-，氯元素的价态降了2价，根据电子守恒，得到铁元素物质前边系数是2，Cl的前边系数是3，氢氧化铁必须在碱性条件下存在，所以该反应是在碱性条件下进行，该离子反应为2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O；因此，本题正确答案是：2Fe(OH)3＋ 3ClO－＋ 4OH－=2FeO42—＋3Cl－＋ 5H2O。

②反应2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O中转移电子是6mol，生成2molFeO42-，每生成1molFeO42-转移3mol电子；若反应过程中转移了0.3mol电子，则还原产物氯离子的物质的量为0.15mol，因此，本题正确答案是：3；0.15mol。

③低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾（K2FeO4)，在溶液中发生了离子的交换使物质的溶解性发生了改变，可能的原因是该温度下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4的溶解度小；正确答案：该温度下K2FeO4比Na2FeO4的溶解度小。