Question

按要求完成下列各题．
（1）钢铁容易生锈的主要原因是因为钢铁在炼制过程中混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容易形成原电池，发生电化学腐蚀．在空气酸度不大的环境中，其负极是

 

，负极反应式为

 

；正极反应式为

 

．
（2）25℃时，将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的pH=7，则NaOH溶液与H₂SO₄溶液的体积比为

 

．
（3）某温度下（K_w=10^-13），SnCl₂溶液中由水电离的c（H⁺）=10^-4mol?L^-1，则该溶液的pH为

 

．
（4）某酸性CuCl₂溶液中含有少量的FeCl₃，为得到纯净的CuCl₂?2H₂O晶体，加入

 

，调至pH=4，使溶液中的Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl₂?2H₂O晶体．
（5）在空气中直接加热CuCl₂?2H₂O晶体得不到纯的无水CuCl₂，原因是

 

 （用化学方程式表示）．由CuCl₂?2H₂O晶体得到纯的无水CuCl₂的合理方法是

 

．

Answer 1

考点：金属的电化学腐蚀与防护,盐类水解的应用,酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算,物质的分离、提纯和除杂

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）钢铁混有少量的碳杂质，在潮湿的空气中容易形成原电池，中性或弱酸性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，酸性环境下，钢铁发生析氢腐蚀，无论析氢腐蚀、还是吸氧腐蚀，负极上都是铁失电子发生氧化反应，析氢腐蚀，正极上氢离子得电子发生还原反应，吸氧腐蚀正极上氧气得电子发生还原反应；
（2）根据溶液的pH计算出溶液中氢离子、氢氧根离子浓度，再列式计算出氢氧化钠溶液和硫酸溶液的体积；
（3）依据溶液中的离子积常数结合溶液中氢离子浓度计算溶液pH；
（4）加入的物质用于调节pH以除去杂质，主要将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，且不能引入新杂质；
（5）加热时促进氯化铜的水解且生成的氯化氢易挥发造成水解完全，要想得到较纯的无水氯化铜应在氯化氢气流中抑制其水解．

解答： 解：（1）钢铁在空气酸度不大的环境中，形成原电池发生吸氧腐蚀，铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，负极上铁电极反应式为：2Fe-4e^-═2Fe²⁺，正极碳上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O₂+2H₂0+4e^-═40H^-，
故答案为：Fe；2Fe-4e^-═2Fe²⁺；O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；
（2）在25℃时所得混合溶液的pH=7，溶液呈中性即酸碱恰好中和，即n（OH^-）=n（H⁺），则V（NaOH）?10^-5 mol?L^-1=V（H₂SO₄）?10^-4 mol?L^-1，得V（NaOH）：V（H₂SO₄）=10：1，
故答案为：10：1；
（3）某温度下（K_w=10^-13），SnCl₂溶液中由水电离的c（H⁺）=10^-4mol?L^-1，则该溶液的pH依据溶液中氢离子浓度计算为pH=-lg[H⁺]=-lg10^-4mol/L=4；
故答案为：4；
（4）为得到纯净的CuCl₂?2H₂O晶体要除去氯化铁，加入的物质和氯化铁反应生成氢氧化铁且不能引进新的杂质，所以加入物质后应能转化为氯化铜，所以应该加入含铜元素和氢氧根离子的物质，可以是氢氧化铜或碱式碳酸铜；
故答案为：Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃ ；
（5）由于CuCl₂在加热过程中水解被促进，且生成的HCl又易挥发而脱离体系，造成水解完全，碱式氯化铜或氢氧化铜，以至于得到CuO固体，而不是CuCl₂，2CuCl₂?2H₂O

△   .

Cu（OH）₂?CuCl₂+2HCl+2H₂O；想得到无水CuCl₂的合理方法是，让CuCl₂?2H₂O晶体在干燥的HCl气流中加热脱水，
故答案为：2CuCl₂?2H₂O

△   .

Cu（OH）₂?CuCl₂+2HCl+2H₂O，在干燥的HCl气流中加热脱水．

点评：本题考查了金属的电化学腐蚀、酸碱混合溶液的计算、盐的水解原理的应用，题目综合性较强，侧重于考查学生对基础知识的应用能力，题目难度中等．