Question

8．鐵和鐵的化合物在工業生產和日常生活中都有廣泛的用途．請回答下列問題：
（1）鋼鐵銹蝕是目前難以解決的現實問題，電化學腐蝕最為普遍．寫出在潮濕空氣中鋼鐵銹蝕時發生還原反應的電極反應式：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-．鐵銹的主要成分是Fe₂O₃•xH₂O（填寫化學式），將生銹的鐵屑放入H₂SO₄溶液中充分溶解后，在溶液中并未檢測出
Fe³⁺，用離子方程式說明原因：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺
（2）愛迪生蓄電池的反應式為：Fe+NiO₂+2H₂O$?_{充電}^{放電}$Fe（OH）₂+Ni（OH）₂；高鐵酸酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型凈水劑．用下面裝置可以制取少量高鐵酸鈉．
①此裝置中愛迪生蓄電池的負極是a（填“a”或“b”），該電池工作一段時間后必須充電，充電時生成NiO₂的反應類型是氧化反應．
②寫出在用電解法制取高鐵酸鈉時，陽極的電極反應式Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．
③你認為高鐵酸鈉作為一種新型凈水劑的理由可能是BC．
A．高鐵酸鈉溶于水形成一種膠體，具有較強的吸附性
B．高鐵酸鈉具有強氧化性，能消毒殺菌
C．高鐵酸鈉在消毒殺菌時被還原生成Fe³⁺，水解產生氫氧化鐵膠體能吸附懸浮質．

Answer 1

分析 （1）鋼鐵在潮濕的空氣中發生吸氧腐蝕，正極上得電子發生還原反應；負極上鐵失電子發生氧化反應，正極上得電子發生還原反應，二價鐵離子和氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵被氧化生成氫氧化鐵，氫氧化鐵失去部分水生成鐵銹；鐵和鐵離子能發生氧化還原反應生成亞鐵離子．
（2）①放電時，鐵棒作負極，碳棒作正極，據此判斷a的電極；失電子的物質發生氧化反應．
②鐵失電子和氫氧根離子生成高鐵酸根離子和水．
③高鐵酸根離子有強氧化性，被還原生成的三價鐵離子能發生生成膠體，膠體具有吸附性．

解答 解：（1）鋼鐵在潮濕的空氣中發生吸氧腐蝕，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；負極上鐵失電子發生氧化反應，正極上發生的反應為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，二價鐵離子和氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵被氧化生成氫氧化鐵，氫氧化鐵失去部分水生成鐵銹，所以鐵銹的成分是Fe₂O₃•xH₂O；鐵和鐵離子能發生氧化還原反應生成亞鐵離子2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，導致溶液中不存在鐵離子．
故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；Fe₂O₃•xH₂O；2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．
（2）①放電時，鐵作負極，碳棒作正極，所以放電時a是負極，b是正極；充電時，氫氧化鎳失電子生成氧化鎳，發生氧化反應．
故答案為：a；氧化反應．
②陽極上鐵失電子和氫氧根離子反應生成高鐵酸根離子和水，離子方程式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．
故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．
③高鐵酸鈉具有強氧化性，所以能殺菌消毒；高鐵酸鈉能被還原生成鐵離子，鐵離子能水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附性，能吸附懸浮雜質，所以能凈水．
故答案為：BC．

點評 本題考查了原電池原電池和電解池原理，題目難度中等，注意把握原電池和電解質中電極的判斷方法以及電極方程式的書寫方法是解題的關鍵，側重于考查學生的分析能力和對基礎知識的應用能力．