Question

在中学化学中铁及其化合物应用广泛，用所学知识回答下列问题．
（1）将一定量的铁粉在氯气中燃烧后所得固体溶于水可得到溶液X．取少量X溶液两份，一份加入KSCN溶液时，溶液显红色；另一份中加入酸性KMnO₄溶液时，KMnO₄溶液紫色褪去．试分析：①溶液X含有的金属阳离子应该是

 

．
②用化学方程式表示上述金属阳离子产生的原因

 

．
③酸性KMn0₄溶液紫色褪去的离子方程式为

 

．
（2）含铬化合物有毒，通常是将废水中+6价铬（如Cr₂O^2-₇）用还原剂还原成Cr³⁺，再调节溶液pH使Cr³⁺转化为Cr（OH）₃沉淀而除去．工业上有一种电解除Cr₂O^2-₇的方法：将含K₂Cr₂O₇的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解．
试分析该电解除Cr₂O^2-₇的方法中：
①阴极的电极反应式为

 

；
②电解时加入氯化钠的作用是

 

；
③该方法能除去Cr₂O^2-₇的原理是

 

．

Answer 1

考点：铁的化学性质,电解原理

专题：电化学专题,几种重要的金属及其化合物

分析：（1）Fe在氯气中燃烧生成氯化铁，取少量X溶液两份，一份加入KSCN溶液时，溶液显红色，则X中含Fe³⁺，另一份中加入酸性KMnO₄溶液时，KMnO₄溶液紫色褪去，则X中还含具有还原性的Fe²⁺，即Fe与氯气的反应中Fe过量，以此解答；
（2）①阴极上水中的氢离子放电生成氢气；
②水是弱电解质，导电性能较差，氯化钠是强电解质能增强水的导电性；
③Cr₂O₇^2-用还原剂还原成Cr³⁺，再转化为沉淀而除去．

解答： 解：（1）Fe在氯气中燃烧生成氯化铁，取少量X溶液两份，一份加入KSCN溶液时，溶液显红色，则X中含Fe³⁺，另一份中加入酸性KMnO₄溶液时，KMnO₄溶液紫色褪去，则X中还含具有还原性的Fe²⁺，即Fe与氯气的反应中Fe过量，
①由上述分析可知，X中含金属离子为Fe³⁺、Fe²⁺，故答案为：Fe³⁺、Fe²⁺；
②得到X发生的反应有2Fe+Cl₂

点燃  .

2FeCl₃、2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，故答案为：2Fe+Cl₂

点燃  .

2FeCl₃、2FeCl₃+Fe=3FeCl₂；
③酸性KMn0₄溶液紫色褪去的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
（2）①将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解，阳极上铁失电子生成二价铁离子，阴极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为：2H⁺+2e^-═H₂↑或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，
故答案为：2H⁺+2e^-═H₂↑或2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-；
②水是弱电解质，所以蒸馏水的导电能力很小，氯化钠是强电解质，在水中能完全电离导致溶液阴阳离子浓度增大，所以能增强溶液导电性，
故答案为：增强溶液导电性；
③由电解原理可知，通电时Fe失去电子生成亚铁离子可还原Cr₂O₇^2-，生成的Cr³⁺在阴极区与OH^-结合生成Cr（OH）₃沉淀而除去，故答案为：通电时Fe失去电子生成亚铁离子可还原Cr₂O₇^2-，生成的Cr³⁺在阴极区与OH^-结合生成Cr（OH）₃沉淀而除去．

点评：本题以铁的化学性质为载体考查氧化还原反应及电解原理，明确发生的化学反应及电极反应为解答的关键，注意把握习题中的信息及电解原理，题目难度中等，注重知识迁移应用及环境保护．