Question

【題目】生產(chǎn)生活中廣泛涉及氧化還原反應(yīng)

Ⅰ.研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示

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

(2)若d為鋅，鋅上的電極反應(yīng)式為___________________；

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

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(qiáng)，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(yīng)為：2FeSO4＋ 6Na2O22Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑

①該反應(yīng)中的氧化劑是________________，還原劑是_______________，每生成1 molNa2FeO4轉(zhuǎn)移_______mol電子。

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

(2)濕法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的反應(yīng)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(yīng)的離子方程式：____________________________。

②每生成1 mol FeO42－轉(zhuǎn)移________mol電子，若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.3 mol電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)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(fù)Na2O2Na2O2和FeSO45高鐵酸鉀具有強(qiáng)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(zhì)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(fù)極,發(fā)生腐蝕，d為石墨，做正極，因?yàn)楹Ｋ疄橹行�，溶解在海水溶液中的氧氣得電子，極反應(yīng)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(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，極反應(yīng)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(fù)極，做電解池的陰極，不失電子，鐵被保護(hù)；正確答案：負(fù)。

Ⅱ. （1）①反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)由+2價(jià)升高為+6價(jià)，被氧化，F(xiàn)eSO4為還原劑，過氧化鈉中O元素的化合價(jià)由-1價(jià)降低為-2價(jià)，由-1價(jià)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(yīng)，轉(zhuǎn)移10mol電子，則每生成1molNa2FeO4轉(zhuǎn)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(qiáng)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(zhì)而沉降；正確答案：高鐵酸鉀具有強(qiáng)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(zhì)而沉降。

（2）①濕法制備高鐵酸鉀（K2FeO4）時(shí)，F(xiàn)e（OH）3失電子被氧化生成K2FeO4，F(xiàn)e的化合價(jià)升高了3價(jià)，C1O-作氧化劑被還原生成C1-，氯元素的價(jià)態(tài)降了2價(jià)，根據(jù)電子守恒，得到鐵元素物質(zhì)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(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行，該離子反應(yīng)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(yīng)2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O中轉(zhuǎn)移電子是6mol，生成2molFeO42-，每生成1molFeO42-轉(zhuǎn)移3mol電子；若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.3mol電子，則還原產(chǎn)物氯離子的物質(zhì)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(zhì)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。