Question

1．高純鐵有良好的延展性、軟磁性、熱性能、導(dǎo)電性能和耐腐蝕性能等優(yōu)異性能，近年來(lái)，高純鐵的研究越來(lái)越受到人們關(guān)注．某研究小組利用電解法制備髙純鐵，研究過(guò)程如下：，
（1）電解液的配制；按實(shí)驗(yàn)要求，要配制高濃度的硫酸亞鐵，配制好后立即密封保存其目的：防止氧化
（2）實(shí)驗(yàn)探究溶液的pH、Fe⁺²⁺的濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，并探究最佳的電解制備高純鐵的條件，實(shí)驗(yàn)采用單一變量法，測(cè)得的結(jié)構(gòu)繪制如下2個(gè)圖形（陰極電流效率越高，電解效果越好：

本實(shí)驗(yàn)探究的最佳工藝條件為：①電解液初始pH3～4②Fe²⁺的濃度為Cg/L_t
A.30～400 B.40～90 C.90～100
（3）該研究小組對(duì)“電解液初始pH對(duì)產(chǎn)品的影響”做了進(jìn)一歩探究pH＜3時(shí)，除了
有鐵產(chǎn)生，同時(shí)還有少量氣泡產(chǎn)生，則陰極電解的離子方程式除了 Fe²⁺+2e^-=Fe外，還有2H⁺+2e^-=H₂↑
（4）在pH=5～6時(shí)，電解得到高純鐵的效率極低．在陰極下方有少許沉淀產(chǎn)生，該研究小
組提出如下假設(shè)
假設(shè)一：該沉淀為Fe（OH）
假設(shè)二：該沉淀為Fe（OH）₃
假設(shè)三：該沉淀為Fe（OH）₂與Fe（OH）₃
為了驗(yàn)證假設(shè)，取陰板下方沉淀于試管中（為防止沉淀被氧化化，取沉淀以及實(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)要采取適當(dāng)方法隔離氧氣），然后：

操作	現(xiàn)象	結(jié)論
		假設(shè)三正確

Answer 1

分析 （1）二價(jià)鐵離子具有強(qiáng)的還原性，容易被空氣氧化；
（2）依據(jù)陰極電流效率越高，電解效果越好，結(jié)合圖2判斷解答；
（3）陰極去含有大量的二價(jià)鐵離子、氫離子，二者都能得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（4）二價(jià)鐵離子、三價(jià)鐵離子都能夠與氫氧根反應(yīng)生成氫氧化亞鐵、氫氧化鐵沉淀，所以該沉淀可能為氫氧化亞鐵，可能為氫氧化鐵，可能為二者混合物；
三價(jià)鐵離子遇到硫氰酸鉀顯紅色，二價(jià)鐵離子具有強(qiáng)的還原性能夠使酸性的高錳酸鉀褪色．

解答 解：（1）二價(jià)鐵離子具有強(qiáng)的還原性，容易被空氣氧化，所以配制好后立即密封保；
故答案為：防止氧化；
（2）依據(jù)圖2可知，當(dāng)Fe²⁺的濃度為（90～100）g/L_t，陰極電流效率越高，電解效果越好；
故答案為：C；
（3）陰極去含有大量的二價(jià)鐵離子、氫離子，二者都能得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Fe²⁺+2e^-=Fe，2H⁺+2e^-=H₂↑；
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（4）二價(jià)鐵離子、三價(jià)鐵離子都能夠與氫氧根反應(yīng)生成氫氧化亞鐵、氫氧化鐵沉淀，所以該沉淀可能為氫氧化亞鐵，可能為氫氧化鐵，可能為二者混合物；
三價(jià)鐵離子遇到硫氰酸鉀顯紅色，二價(jià)鐵離子具有強(qiáng)的還原性能夠使酸性的高錳酸鉀褪色，所以可以利用硫氰酸鉀檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子存在，利用酸性的高錳酸鉀檢驗(yàn)二價(jià)鐵離子存在，若三價(jià)鐵離子與二價(jià)鐵離子都存在則沉淀為氫氧化鐵與氫氧化亞鐵的混合物；
故答案為：Fe（OH）₂與Fe（OH）₃；

操作	現(xiàn)象	結(jié)論
向試管中加入稀硫酸使沉淀溶解，分成2份，一份滴加KSCN，另一份滴加高錳酸鉀溶液	滴加KSCN試管變紅，滴加高錳酸鉀的紅色迅速褪色

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電解池工作原理、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，熟悉二價(jià)鐵離子與三價(jià)鐵離子性質(zhì)的差別是解題關(guān)鍵，題目難度中等．