Question

已知与外加电源正极相连的电极为电解池的阳极，与外加电源负极相连的电极为电解池的阴极，在以石墨为电极电解时，电解质溶液中的阴离子在阳极发生氧化反应，电解质溶液中的阳离子在阴极发生还原反应，又知阳离子得电子的能力与其对应金属的金属活动性顺序相反（注意：Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺），阴离子失电子的能力为S^2-＞I^-＞Br^-＞Cl^-＞OH^-＞含氧酸根离子＞F^-．如图所示：以石墨为电极电解A的水溶液，并做下面一系列实验，试根据实验现象完成下列问题．电解质A的水溶液焰色反应呈浅紫色．
（1）写出A的化学式为______，E的名称为______．
（2）I与F作用的离子方程式是______
（3）G加入L后产生的白色沉淀到生成红褐色沉淀H的化学方程式：______
（4）用两个最直接的离子方程式来证明Fe³⁺、Cu²⁺、Fe²⁺的氧化性强弱顺序是Fe³⁺＞Cu²⁺＞Fe²⁺
①______，②______．

Answer

电解质A的水溶液焰色反应呈浅紫色，由此可知电解质A含有钾元素；二价铁离子显浅绿色，所以G含二价铁离子，G和L反应生成H，根据实验现象知，H是氢氧化铁，所以溶液L含氢氧根离子，即电解A后，电解液中含有氢氧根离子；C和G反应生成I，I和硫氰化钾反应生成红色溶液K，三价铁离子显黄色，所以I含三价铁离子，二价铁离子和C反应生成三价铁离子，所以C是氯气，I是氯化铁溶液，G是氯化亚铁溶液，所以A是氯化钾；电解氯化钾溶液时，生成物是氯气、氢气和氢氧化钾，所以B是氢气，L是氢氧化钾溶液；B和C光照生成D，氢气和氯气光照生成氯化氢，所以D是氯化氢；氯化氢溶于水得盐酸，盐酸和硝酸银反应生成白色沉淀氯化银，所以M是氯化银；黑色固体E和盐酸反应生成硫化亚铁和气体F，F和氯化铁反应生成淡黄色沉淀J，淡黄色固体有过氧化钠、硫、和溴化银；过氧化钠在溶液中不存在，所以不是过氧化钠，氯化铁和气体不能生成溴化银，所以淡黄色沉淀是硫，黑色固体是硫化亚铁，气体F是硫化氢气体．
（1）根据分析写出A的化学式和E的名称．
（2）根据硫化氢的还原性和氯化铁的氧化性分析并写出离子方程式，注意气体和单质写化学式．
（3）氢氧化亚铁不稳定，极容易被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，写出其相应的反应方程式．
（4）根据离子氧化性的强弱写出离子方程式，注意在氧化还原反应方程式中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性．
【解析】
电解质A的水溶液焰色反应呈浅紫色，由此可知电解质A含有钾元素；二价铁离子显浅绿色，所以G含二价铁离子，G和L反应生成H，根据实验现象知，H 是氢氧化铁，所以溶液L含氢氧根离子，即电解A后，电解液中含有氢氧根离子；C和G反应生成I，I和硫氰化钾反应生成红色溶液K，三价铁离子显黄色，所以I含三价铁离子，二价铁离子和C反应生成三价铁离子，所以C是氯气，I是氯化铁溶液，G是氯化亚铁溶液，所以A是氯化钾；电解氯化钾溶液时，生成物是氯气、氢气和氢氧化钾，所以B是氢气，L是氢氧化钾溶液；B和C光照生成D，氢气和氯气光照生成氯化氢，所以D是氯化氢；氯化氢溶于水得盐酸，盐酸和硝酸银反应生成白色沉淀氯化银，所以M是氯化银；黑色固体E和盐酸反应生成硫化亚铁和气体F，F和氯化铁反应生成淡黄色沉淀J，淡黄色固体有过氧化钠、硫、和溴化银；过氧化钠在溶液中不存在，所以不是过氧化钠，氯化铁和气体不能生成溴化银，所以淡黄色沉淀是硫，黑色固体是硫化亚铁，气体F是硫化氢气体．
（1）通过以上分析知，A为KCl；E是硫化亚铁．
故答案为：A：KCl  E：硫化亚铁．
（2）通过以上分析知，I是氯化铁溶液，F是硫化氢，氯化铁有氧化性，硫化氢有还原性，所以氯化铁和硫化氢能发生氧化还原反应生成氯化亚铁和硫单质、盐酸，离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+．
故答案为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+．
（3）通过以上分析知，G是氯化亚铁溶液，L是氢氧化钾溶液，氯化亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，能被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，反应方程式为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3 ．
故答案为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3 ．
（4）因为Fe3+、Cu2+、Fe2+的氧化性强弱顺序是Fe3+＞Cu2+＞Fe2+，所以只要在同一反应方程式中Fe3+作氧化剂，
Cu2+作氧化产物即可证明三价铁离子的氧化性大于铜离子的氧化性，2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；  在另一反应方程式中，铜离子作氧化剂，亚铁离子作氧化产物即可证明铜离子的氧化性大于亚铁离子的氧化性Fe+Cu2+=Fe2++Cu．
故答案为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；Fe+Cu2+=Fe2++Cu．