Question

3．工业上常用电解氯化亚铁的方法获得氧化剂，吸收有毒的气体．某小组同学欲探究1 mol/L FeCl₂溶液的电解产物．
（1）在配制1 mol/L FeCl₂溶液时，通常加入少量稀盐酸和铁粉，其原因是加酸抑制Fe²⁺水解，加Fe粉防止Fe²⁺氧化．
（2）甲同学预测电解FeCl₂溶液现象：阳极和阴极分别有气泡生成．阳极的气体可能是Cl₂
（3）设计实验Ⅰ验证上述猜测．实验装置和现象如下：

序号	实验装置	阳极实验现象	阴极
实验Ⅰ	电压1.5V电解1 mol/L FeCl2溶液，pH=4.9	阳极表面没有气泡生成；阳极附近溶液逐渐变浑浊，颜色变成黄绿色；最终石墨电极表面附有少量红褐色固体．	没有观察到气泡生成，铜电极表面有银灰色金属光泽的固体析出．

已知：Fe（OH）₃开始沉淀时pH=1.5，完全沉淀时pH=2.8甲同学取阳极附近浑浊液于试管中，滴加KSCN溶液，没有明显变化，但是滴加少量盐酸后，溶液变成红色，说明阳极未发现Cl₂生成，产物是Fe（OH）₃．
（4）乙同学推测阴极未产生气体的原因可能与溶液的酸性强弱有关，设计如下对比实验：电解不同pH 的1 mol/L FeCl₂溶液

实验序号	pH	阳极			阴极
		是否有气泡产生	湿润淀粉碘化钾试纸是否变蓝	电极附近溶液颜色变化	是否有气泡产生	电极表面是否出现镀层
实验Ⅱ	2.4	无	未变色	黄绿色，少量浑浊	无	有
实验Ⅲ	-0.4	无	未变色	黄绿色，无浑浊	有	无

由实验Ⅱ、Ⅲ得出的结论是阴极在酸性较强时，H⁺优先于Fe²⁺放电．
（5）实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ均未观察到Cl₂产生，乙同学继续实验探究，猜测可能是电压对实验实验的影响，设计对比实验如下：
不同电压下电解1 mol/L FeCl₂溶液

实验序号	电压 （V）	阳极			阴极
		是否有气泡产生	湿润淀粉碘化钾试纸是否变蓝	电极附近溶液颜色变化	是否有气泡产生	电极表面是否出现镀层
实验Ⅳ	3	无	未变色	缓慢变成黄绿色，有浑浊	少量	有，约1min
实验Ⅴ	6	少量	变蓝	很快变成黄绿色，有浑浊	大量	有，迅速

①实验Ⅴ中阳极产生的Cl₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺．有关反应方程式是Cl₂+2Fe²⁺═2Fe³⁺+2Cl^-
②实验Ⅳ和Ⅴ中，阴极都有镀层出现，阴极的电极反应式是Fe²⁺+2e^-═Fe
（6）根据Ⅰ～Ⅴ实验探究，电解时影响离子放电顺序的因素有（写出两点）：电压、溶液的酸碱性．

Answer 1

分析 （1）氯化亚铁溶液中水解，亚铁离子易被氧化，配制溶液时抑制水解，防止氧化；
（2）电解过程中溶液中阴离子氯离子、氢氧根离子移向阳极放电；
（3）阳极表面没有气泡生成；阳极附近溶液逐渐变浑浊，颜色变成黄绿色；最终石墨电极表面附有少量红褐色固体．说明阳极生成氢氧化铁，取阳极附近浑浊液于试管中，滴加KSCN溶液，没有明显变化，证明铁离子沉淀，但是滴加少量盐酸后，沉淀溶解溶液中铁离子结合SCN^-生成血红色溶液；
（4）图表中数据分析可知随PH减小，无气体生成，无使淀粉碘化钾试纸变蓝的氯气生成，电极附近得到氢氧化亚铁，酸性越强，无浑浊现象，阴极上氢离子浓度越大，会有气泡生成，无金属镀层，氢离子浓度越小，无气体生成，会生成金属镀层；
（5）①氯气具有氧化性，亚讨论组具有还原性，阳极产生的Cl₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；
②阴极都有镀层出现，是亚铁离子得到电子生成铁；
（6）根据Ⅰ～Ⅴ实验探究，电解时影响离子放电顺序的因素有浓度、电压、酸碱性等；

解答 解：（1）用FeCl₂固体配制FeCl₂溶液时需再向溶液中加入少量铁粉和盐酸，Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺加入HCl溶液，抑制水解；2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺防止Fe²⁺被氧化，
故答案为：加酸抑制Fe²⁺水解，加Fe粉防止Fe²⁺氧化；
（2）电解过程中溶液中阴离子氯离子、氢氧根离子移向阳极，失电子能力Cl^-＞OH^-，阳极气泡为生成的氯气，
故答案为：Cl₂；
（3）阳极表面没有气泡生成；阳极附近溶液逐渐变浑浊，颜色变成黄绿色；最终石墨电极表面附有少量红褐色固体．说明阳极生成氢氧化铁，已知：Fe（OH）₃开始沉淀时pH=1.5，完全沉淀时pH=2.8甲同学取阳极附近浑浊液于试管中，滴加KSCN溶液，没有明显变化，但是滴加少量盐酸后，溶液变成红色，氢氧化铁溶解得到铁离子溶液，结合SCN^-生成血红色溶液，说明阳极附近无氯气生成，
故答案为：红； Cl₂；
（4）图表中数据分析可知随PH减小，无气体生成，无使淀粉碘化钾试纸变蓝的氯气生成，电极附近得到氢氧化亚铁，酸性越强，无浑浊现象，阴极上氢离子浓度越大，会有气泡生成，无金属镀层，氢离子浓度越小，无气体生成，会生成金属镀层，由实验Ⅱ、Ⅲ得出的结论是阴极在酸性较强时，H⁺优先于Fe²⁺放电，
故答案为：阴极在酸性较强时，H⁺优先于Fe²⁺放电；
（5）①氯气具有氧化性，亚讨论组具有还原性，阳极产生的Cl₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，肺炎的离子方程式为：
故答案为：Cl₂+2Fe²⁺═2Fe³⁺+2Cl^-；
②实验Ⅳ和Ⅴ中，阴极都有镀层出现，是亚铁离子得到电子生成铁，阴极的电极反应式是：Fe²⁺+2e^-═Fe，
故答案为：Fe²⁺+2e^-═Fe；
（6）根据Ⅰ～Ⅴ实验探究，电解时影响离子放电顺序的因素有浓度、电压、酸碱性等，
故答案为：电压、溶液的酸碱性；

点评 本题考查了物质性质实验探究、电解原理、电解产物和条件的影响关系、实验现象的判断和归纳，掌握基础是解题关键，题目难度较大．