Question

（一）在含有物質(zhì)的量各為0.1mol FeCl₃、H₂SO₄、Cu（NO₃）₂的溶液500mL中，逐漸加入鐵粉，溶液中n（Fe²⁺）與加入n（Fe）的關(guān)系如圖1A（請(qǐng)注意識(shí)圖，該題圖1中每小正方格長(zhǎng)度為0.05mol）．

（提示：忽略離子水解產(chǎn)生的影響；如果有硝酸根被還原時(shí)，則生成一氧化氮?dú)怏w）
（1）寫(xiě)出圖1中n（Fe）從0.125mol-0.225mol段對(duì)應(yīng)反應(yīng)的離子方程式

 

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（2）寫(xiě)出圖1中n（Fe）從0-0.05mol段對(duì)應(yīng)反應(yīng)的離子方程式

 

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（3）請(qǐng)?jiān)趫D1B中畫(huà)出溶液中n（Fe³⁺）與加入n（Fe）的變化關(guān)系圖．
（4）當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到最后，取該溶液2mL加入試管中，為了證明該溶液中有NO₃^-存在，可以向試管中在滴加

 

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A．酸性KMnO₄溶液    B．含有鹽酸的KSCN溶液    C．碘水    D．次氯酸鈉溶液
（二）圖2是電解槽的剖面圖，箭頭的方向指的是氣體或溶液的流向，陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)．現(xiàn)要用此裝置來(lái)通過(guò)電解分離Na₂SO₄和NaOH的混合溶液，則向裝置中通入A₁溶液和A₂溶液（A₁溶液是Na₂SO₄和NaOH的混合溶液，A₂溶液是NaOH的稀溶液）．電解一段時(shí)間后，裝置中流出：B₂溶液（是NaOH的濃溶液）和B₁溶液，C₁氣體和C₂氣體．
（1）C₂氣體是

 

（填化學(xué)式）．
（2）請(qǐng)寫(xiě)出陽(yáng)極反應(yīng)的電極方程式

 

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（3）請(qǐng)簡(jiǎn)述陰極室能流出NaOH的濃溶液的原因

 

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Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉(zhuǎn)變

專(zhuān)題：電化學(xué)專(zhuān)題,元素及其化合物

分析：（一）（1）根據(jù)氧化性：HNO₃＞Fe³⁺＞Cu²⁺，F(xiàn)e先與氧化性強(qiáng)的物質(zhì)反應(yīng)，即Fe+4HNO₃═Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，然后是：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，最后階段Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu；
（2）n（Fe）從0-0.05mol段是鐵與硝酸反應(yīng)；
（3）開(kāi)始溶液中含有0.1mol的鐵離子，后硝酸與鐵恰好完全反應(yīng)，需要0.05mol的單質(zhì)鐵，此時(shí)鐵離子的物質(zhì)的量為0.15mol，當(dāng)加入鐵的量為0.125mol時(shí)鐵離子完全反應(yīng)；
（4）加鹽酸的KSCN溶液，觀察溶液是否變紅；
（二）B₂溶液（是NaOH的濃溶液）所右邊的池是氫離子放電，是陰極區(qū)；
（1）C₂是陰極產(chǎn)生的氣體，氫離子放電，所以產(chǎn)生的氫氣；
（2）陽(yáng)是溶液中的氫氧根離子放電，產(chǎn)生氧氣；
（3）在陰極H⁺放電生成H2，c（H⁺）減小，水的電離平衡H₂O?H⁺+OH^-正向移動(dòng)，所以堿性增強(qiáng)．

解答： 解：（一）（1）當(dāng)加入0.05mol的鐵粉，硝酸恰好完全反應(yīng)，此時(shí)溶液中的鐵離子的物質(zhì)的量為0.15mol，而0.15mol的鐵離子完全作用需0.075mol，此時(shí)鐵的物質(zhì)的量為0.125mol，所以n（Fe）從0.125mol-0.225mol段對(duì)應(yīng)反應(yīng)的離子方程式Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu，故答案為：Fe+Cu²⁺═Fe²⁺+Cu；
（2）n（Fe）從0-0.05mol段是鐵與硝酸反應(yīng)，所以離子方程式為：Fe+4H⁺+NO₃^-═Fe³⁺+NO↑+2H₂O，故答案為：：Fe+4H⁺+NO₃^-═Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（3）開(kāi)始溶液中含有0.1mol的鐵離子，后硝酸與鐵恰好完全反應(yīng)，需要0.05mol的單質(zhì)鐵，此時(shí)鐵離子的物質(zhì)的量為0.15mol，當(dāng)加入鐵的量為0.125mol時(shí)鐵離子完全反應(yīng)，圖形為：，故答案為：；
（4）加鹽酸的KSCN溶液，如果溶液中含有硝酸根離子，與鹽酸電離出的氫離子構(gòu)成強(qiáng)氧化性的體系，氧化亞鐵離子，溶液變紅，故選B；（二）B₂溶液（是NaOH的濃溶液）所右邊的池是氫離子放電，是陰極區(qū)；
（1）C₂是陰極產(chǎn)生的氣體，氫離子放電，所以產(chǎn)生的氫氣，故答案為：H₂；
（2）陽(yáng)是溶液中的氫氧根離子放電，產(chǎn)生氧氣，所以方程式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（3）在陰極H⁺放電生成H2，c（H⁺）減小，水的電離平衡H₂O?H⁺+OH^-正向移動(dòng)，所以堿性增強(qiáng)，故答案為：H₂O?H⁺+OH^-，在陰極H⁺放電生成H₂，c（H⁺）減小，水的電離平衡正向移動(dòng)，堿性增強(qiáng)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查鐵的化學(xué)性質(zhì)，明確圖象中每段發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是解答本題的關(guān)鍵，注意反應(yīng)與圖象的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)解答；仔細(xì)分析生產(chǎn)工藝流程，可以看到都是小知識(shí)點(diǎn)：電解池陰極陽(yáng)極的判斷 電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) 電解液的變化，題目難度不大．