Question

铁和铁的化合物用途广泛．请回答下列问题：
（1）写出在潮湿空气中钢铁锈蚀时正极反应的电极反应式：

 

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将生锈的铁屑放入H₂SO₄溶液中充分溶解后，在溶液中并未检测出Fe³⁺，用离子方程式说明原因：

 

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（2）爱迪生蓄电池的反应式为：Fe+NiO₂+2H₂O

放电

充电

Fe（OH）₂+Ni（OH）₂
①爱迪生蓄电池的正极是

 

，该电池工作一段时间后必须充电，充电时生成Fe的反应类型是

 

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②高铁酸钠（Na₂FeO₄）是一种新型净水剂．用如图装置可以制取少量高铁酸钠．写出在用电解法制取高铁酸钠时，阳极的电极反应式

 

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③你认为高铁酸钠作为一种新型净水剂的理由错误的是

 

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a．高铁酸钠溶于水形成一种胶体，具有较强的吸附性
b．高铁酸钠在消毒杀菌时被还原生成Fe³⁺，Fe³⁺水解产生氢氧化铁胶体能吸附悬浮杂质
c．高铁酸钠具有强氧化性，能消毒杀菌
d．高铁酸钠具有强还原性，能消毒杀菌
（3）某FeO、Fe₂O₃混合物中，铁、氧的物质的量之比为4：5，其中Fe²⁺与Fe³⁺物质的量之比为

 

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Answer 1

考点：常见化学电源的种类及其工作原理,金属的电化学腐蚀与防护,盐类水解的应用,有关混合物反应的计算

专题：电化学专题

分析：（1）潮湿的空气中，钢铁易发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应；铁锈的成分为Fe₂O₃?xH₂O，氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁，硫酸铁和铁反应生成硫酸亚铁；
（2）①原电池放电时，正极上得电子元素化合价降低，充电时，铁电极上得电子发生还原反应；
②电解氢氧化钠溶液时，铁作阳极，阳极上铁失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子；
③高铁酸根离子有强氧化性，被还原生成的三价铁离子能发生生成胶体，胶体具有吸附性；
（3）据FeO、Fe₂O₃混合物中铁、氧的物质的量之比为4：5，根据原子守恒求出混合物中FeO、Fe₂O₃的物质的量之比．

解答： 解：（1）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上发生的反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，二价铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁，氢氧化铁失去部分水生成铁锈，所以铁锈的成分是Fe₂O₃?xH₂O，氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水，离子方程式为：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，铁和铁离子能发生氧化还原反应生成亚铁离子2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，导致溶液中不存在铁离子，
故答案为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（2）①放电时，镍元素的化合价由+4价变为+2价，所以NiO₂作正极，充电时，铁电极上氢氧化亚铁得电子发生还原反应生成铁，
故答案为：NiO₂；还原反应；
②阳极上铁失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水，离子方程式为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，故答案为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；
③高铁酸钠具有强氧化性，所以能杀菌消毒；高铁酸钠能被还原生成铁离子，铁离子能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，能吸附悬浮杂质，所以能净水，故选ad；
（3）设Fe²⁺与Fe³⁺物质的量分别为x、y，根据铁原子、氧原子守恒得（x+y）：（x+1.5y）=4：5，x=y，所以x：y=1：1，故答案为：1：1．

点评：本题考查了混合物的计算、原电池和电解池原理，根据各个电极上发生的反应来分析原电池和电解池，根据原子守恒计算混合物中离子的物质的量之比，注意高铁酸钠作净水剂原理，难度不大．