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【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FeCoCu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XY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____________________

2Na2FeO4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。

Fe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

【答案】Fe-2e-=Fe2+ Fe>Co>Cu 2Cl-2H2O2OH-H2Cl2 Fe - 6e- + 8OH = FeO42 + 4H2O 阴极产生H2,防止Na2FeO4H2反应使产率降低 0.01

【解析】

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

丙装置为电解食盐水,其反应的离子方程式2Cl2H2O2OHH2Cl2

①Fe在阳极反应生成高铁酸根,其电极反应式为Fe - 6e+ 8OH= FeO42 + 4H2O

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。

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

1mol0.005mol = 2molxmol

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。

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

丙装置为电解食盐水,其反应的离子方程式2Cl2H2O2OHH2Cl2,故答案为:2Cl2H2O2OHH2Cl2

①Fe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

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Na2FeO4H2反应使产率降低。

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

1mol0.005mol = 2molxmol

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

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