Question

【题目】钴、镍与铁是同族元素，它们的单质及化合物的性质有很多相似之处。

（1）为了比较Fe、Co、Cu三种金属的活动性，某实验小组设计如下甲、乙、丙三个实验装置。丙装置中X、Y均为石墨电极。反应一段时间后，可观察到甲装置中Co电极附近产生气泡，丙装置中X极附近溶液变红。

①甲池Fe电极反应式为_________。由现象可知三种金属的活动性由强到弱的顺序是__________(填元素符号)。

②写出丙装置中反应的离子方程式____________________。

（2）Na2FeO4具有广泛用途，可通过电解法制取得到，工作原理图丁所示。通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42，镍电极有气泡产生。已知： Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。

①Fe电极反应式为________。

②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_______________。

③当阴极产生112mL（标准状况）的气体时，通过阴离子交换膜的离子有_______mol。

Answer 1

【答案】Fe-2e-=Fe2+ Fe>Co>Cu 2Cl-＋2H2O2OH-＋H2↑＋Cl2↑ Fe - 6e- + 8OH = FeO42 + 4H2O 阴极产生H2，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 0.01

【解析】

⑴①甲装置中Co电极附近产生气泡，说明Co为正极，Fe为负极，其电极反应式为Fe-2e－= Fe2+，金属活动性为Fe>Co，丙装置中X极附近溶液变红，说明X处有大量氢氧根，此处氢离子消耗，X为阴极，Co为负极，Cu为正极，因此三种金属的活动性由强到弱的顺序是Fe>Co>Cu。

②丙装置为电解食盐水，其反应的离子方程式2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。

⑵①Fe在阳极反应生成高铁酸根，其电极反应式为Fe - 6e－+ 8OH－= FeO42 + 4H2O。

②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，根据已知信息Na2FeO4易被H2还原。

③当阴极产生112mL（标准状况）的气体即0.005mol氢气。

H2 ~ 2OH －

1mol 2mol

0.005mol xmol

1mol：0.005mol = 2mol：xmol

解得x = 0.01mol，即有0.01mol氢氧根离子生成，要使溶液呈电中性，则需要0.01molOH-通过阴离子交换膜。

⑴①甲装置中Co电极附近产生气泡，说明Co为正极，Fe为负极，其电极反应式为Fe-2e－= Fe2+，金属活动性为Fe>Co，丙装置中X极附近溶液变红，说明X处有大量氢氧根，此处氢离子消耗，X为阴极，Co为负极，Cu为正极，因此三种金属的活动性由强到弱的顺序是Fe>Co>Cu，故答案为：Fe-2e－= Fe2+；Fe>Co>Cu。

②丙装置为电解食盐水，其反应的离子方程式2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑，故答案为：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。

⑵①Fe在阳极反应生成高铁酸根，其电极反应式为Fe - 6e－+ 8OH－= FeO42 + 4H2O，故答案为：Fe - 6e－+ 8OH－= FeO42 + 4H2O。

②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，阴极是水电离的H+放电产生H2，根据已知信息Na2FeO4易被H2还原，故答案为：阴极产生H2，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。

③当阴极产生112mL（标准状况）的气体即0.005mol氢气。

H2 ~ 2OH－

1mol 2mol

0.005mol xmol

1mol：0.005mol = 2mol：xmol

解得x = 0.01mol，即有0.01mol氢氧根离子生成，要使溶液呈电中性，则需要0.01molOH-通过阴离子交换膜，故答案为：0.01。