Question

铜铁及其化合物在日常生活和工业生产中有着重要用途。

（1）铁制炊具在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀而生锈，负极的电极反应式为：___，正极的电极反应式为：___。

（2）下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀___。（填正确答案标号）

A.    B.    C.    D.

（3）高铁酸钾(K₂FeO₄)广泛应用于净水、电池工业等领域。工业上以钛白粉生产的副产品FeSO₄制备高铁酸钾的生产流程如图：

查阅资料：K₂FeO₄在水中溶解度很大，在碱性环境中稳定，在中性和酸性条件下不稳定。

①“氧化I”中，生成Fe³⁺的离子反应方程式是___。

②净水时高铁酸钾能逐渐与水反应生成絮状的Fe(OH)₃，请补充并配平该反应方程式：   K₂FeO₄+   H₂O=   Fe(OH)₃↓+   KOH+   。___。

（4）工业上常以铜做阳极，石墨做阴极，电解含有NaOH的NaCl水溶液制备Cu₂O。

已知：该电解过程中阳极先生成难溶物CuCl，再与NaOH反应转化为Cu₂O。

①写出阳极的电极反应式___，该过程中生成Cu₂O的离子反应方程式为___。

②如果电解后溶液体积未发生变化，电解后溶液中的c(OH^-)会___（填“变大”“变小”或“不变”)。

③若电解时电路中通过0.2mol电子，理论上生成Cu₂O的质量为___g。

Answer

Fe-2e-=Fe2+ O2+4e-+2H2O=4OH- BD H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O 4K2FeO4+10H2O=4Fe(OH)3↓+8KOH+3O2↑ Cu+Cl--e-=CuCl 2CuCl+2OH-=Cu2O+2Cl-+H2O 不变 14.4

【解析】

(1)铁制品是铁合金，在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀而生锈，铁作负极被氧化，正极上是氧气得电子被还原；

(2)铁为活泼金属，易发生电化学腐蚀；若铁为原电池的正极，比铁活泼的金属作负极，可防止铁被腐蚀；若铁为外接电源的负极，为外加电流的阴极保护法，可防止铁被腐蚀；

(3)以钛白粉生产的副产品FeSO4制备高铁酸钾，由制备流程可知，I中亚铁离子与过氧化氢发生氧化还原反应生成铁离子，II中发生3NaClO+Fe2(SO4)3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+3Na2SO4+5H2O，过滤分离出NaCl、Na2SO4，再加KOH发生Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，操作I中包括冷却结晶，过滤洗涤、干燥几个步骤，洗涤选择乙醇，防止高铁酸钾溶解而损失，以此来解答；

(4)①电解池中阳极发生氧化反应，铜失去1个电子与氯离子结合生成氯化亚铜沉淀，据此写出阳极反应方程式；氯化亚铜与氢氧化钠反应生成氧化亚铜、氯化钠和水；

②根据阴极、阳极的反应式分析；

③电解电路中通过0.2mol电子，理论上生成Cu2O也为0.2mol，再计算质量。

(1)铁制品是铁合金，在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀而生锈，铁作负极被氧化，正极上是氧气得电子被还原，则负极的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；

(2)A．图中铁碳形成原电池反应，铁为负极，碳为正极，为铁的吸氧腐蚀，故A不符合题意；

B．锌比铁活泼，铁为正极，被保护而难以腐蚀，故B符合题意；

C．水中溶解氧气，铁可发生电化学腐蚀，正极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-，负极反应式：Fe-2e-=Fe2+，故C不符合题意；

D．电解池中铁棒是阴极，铜棒是阳极，铁棒得到了保护，故D符合题意；

答案选BD；

(3)①氧化Ⅰ中，生成Fe3+的离子反应方程式为H2O2+2H++2Fe2+=2Fe3++2H2O；

②净水时高铁酸钾能逐渐与水反应生成絮状的Fe(OH)3，由电子、电荷守恒可知反应的方程式为4K2FeO4+10H2O=4Fe(OH)3↓+8KOH+3O2↑；

(4)①铜作阳极，石墨作阴极，在含有NaOH的NaCl水溶液中电解，在阳极生成难溶CuCl，再与NaOH反应转化为Cu2O，阳极电极反应式为：Cu+Cl--e-=CuCl；氯化亚铜与氢氧化钠反应生成氧化亚铜、氯化钠和水，离子反应为：2CuCl+2OH-=Cu2O+2Cl-+H2O；

②阳极电极反应式为：2Cu+2Cl--2e-=2CuCl；阴极反应式为：2H2O+2e−=H2↑+2OH−，2CuCl+2OH-=Cu2O+2Cl-+H2O，转移电子数相等，则产生和消耗的OH−物质的量相等，则电解后溶液中c(OH−)不变；

③若电解电路中通过0.2mol电子，根据Cu+Cl--e-=CuCl，生成0.2mol CuCl，根据2CuCl+2OH-=Cu2O+2Cl-+H2O，理论上生成Cu2O的物质的量为0.1mol，则质量为0.1mol×144g/mol=14.4g。