Question

【題目】生產(chǎn)生活中廣泛涉及氧化還原反應

Ⅰ.研究電化學腐蝕及防護的裝置如圖所示

(1)若d為石墨，石墨上的電極反應式為_________________ ；

(2)若d為鋅，鋅上的電極反應式為___________________；

(3)將圖中電流表換成外接電源，鐵片接___________（填“正”或“負”）極被保護

Ⅱ.高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更強，無二次污染，工業(yè)上是先制得高鐵酸鈉，然后在低溫下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和，使高鐵酸鉀析出。

(1)干法制備高鐵酸鉀的主要反應為：2FeSO4＋ 6Na2O22Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑

①該反應中的氧化劑是________________，還原劑是_______________，每生成1 molNa2FeO4轉移_______mol電子。

②簡要說明K2FeO4作為水處理劑時所起的作用_________________________________

(2)濕法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的反應體系中有六種粒子：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO42－、Cl－、H2O。

①寫出并配平濕法制高鐵酸鉀反應的離子方程式：____________________________。

②每生成1 mol FeO42－轉移________mol電子，若反應過程中轉移了0.3 mol電子，則還原產(chǎn)物的物質的量為________mol。

③低溫下，在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀(K2FeO4)，說明什么問題______。

Answer 1

【答案】O2+4e﹣+2H2O=4OH-Zn- 2e﹣= Zn2+負Na2O2Na2O2和FeSO45高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒；消毒過程中自身被還原為Fe3＋，F(xiàn)e3＋水解生成Fe(OH)3膠體能吸附水中懸浮雜質而沉降2Fe(OH)3＋ 3ClO－＋ 4OH－=2FeO42—＋3Cl－＋ 5H2O30.15 mol該溫度下K2FeO4比Na2FeO4的溶解度小

【解析】

Ⅰ(1)活潑金屬鐵片作負極,發(fā)生腐蝕，d為石墨，做正極，因為海水為中性，溶解在海水溶液中的氧氣得電子，極反應為：O2+4e﹣+2H2O=4OH-；正確答案：O2+4e﹣+2H2O=4OH-。

(2)若d為鋅，鋅比鐵活潑，鋅做負極，發(fā)生氧化反應，極反應為：Zn- 2e﹣= Zn2+；正確答案：Zn- 2e﹣= Zn2+。

(3)將圖中電流表換成外接電源，鐵片接電源的負極，做電解池的陰極，不失電子，鐵被保護；正確答案：負。

Ⅱ. （1）①反應中Fe元素化合價由+2價升高為+6價，被氧化，F(xiàn)eSO4為還原劑，過氧化鈉中O元素的化合價由-1價降低為-2價，由-1價升高為0，過氧化鈉既是氧化劑也是還原劑，由方程式可以知道，生成2molNa2FeO4，有6molNa2O2參加反應，轉移10mol電子，則每生成1molNa2FeO4轉移的電子數(shù)為5mol；因此，本題正確答案是：Na2O2；FeSO4和Na2O2；5。

②高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒；消毒過程中自身被還原為Fe3＋，F(xiàn)e3＋水解生成Fe(OH)3膠體能吸附水中懸浮雜質而沉降；正確答案：高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒；消毒過程中自身被還原為Fe3＋，F(xiàn)e3＋水解生成Fe(OH)3膠體能吸附水中懸浮雜質而沉降。

（2）①濕法制備高鐵酸鉀（K2FeO4）時，F(xiàn)e（OH）3失電子被氧化生成K2FeO4，F(xiàn)e的化合價升高了3價，C1O-作氧化劑被還原生成C1-，氯元素的價態(tài)降了2價，根據(jù)電子守恒，得到鐵元素物質前邊系數(shù)是2，Cl的前邊系數(shù)是3，氫氧化鐵必須在堿性條件下存在，所以該反應是在堿性條件下進行，該離子反應為2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O；因此，本題正確答案是：2Fe(OH)3＋ 3ClO－＋ 4OH－=2FeO42—＋3Cl－＋ 5H2O。

②反應2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O中轉移電子是6mol，生成2molFeO42-，每生成1molFeO42-轉移3mol電子；若反應過程中轉移了0.3mol電子，則還原產(chǎn)物氯離子的物質的量為0.15mol，因此，本題正確答案是：3；0.15mol。

③低溫下，在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀（K2FeO4)，在溶液中發(fā)生了離子的交換使物質的溶解性發(fā)生了改變，可能的原因是該溫度下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4的溶解度小；正確答案：該溫度下K2FeO4比Na2FeO4的溶解度小。