Question

10．某研究小組利用鐵棒、碳棒為電極，NaCl溶液為電解液，對鐵棒發生電化學腐蝕的正、負極產物進行如下探究．
Ⅰ正極產物分析
（1）由于該腐蝕類型為吸氧腐蝕，所以碳棒表面電極反應式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
Ⅱ負極產物探究
【查閱資料】
①K₃[Fe（CN）₆]（化學名稱：鐵氰化鉀）具有氧化性，其溶液在常溫下可氧化Na₂S溶液，KI溶液以及活潑金屬等；
②Fe²⁺與K₃[Fe（CN）₆]溶液反應會生成藍色物質，而Fe³⁺與K₃[Fe（CN）₆]溶液不會產生藍色物質．
【實驗探究】
（2）①甲同學在鐵電極處滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液時發現有藍色物質生成，認為負極產物為Fe²⁺．
②乙同學向飽和Na₂S溶液中滴加0.1mol•L^-1K₃[Fe（CN）₆]溶液時，觀察到的現象是有黃色渾濁出現，在甲同學設計的方案中，藍色物質的產生可能是由于鐵電極能直接和K₃[Fe（CN）₆]溶液發生氧化還原反應生成Fe²⁺，產生的Fe²⁺再與K₃[Fe（CN）₆]反應生成藍色物質．
③丙同學取2滴管0.1mol•L^-1K₃[Fe（CN）₆]溶液（用煮沸后的蒸餾水配制）于一支潔凈的試管中，并加入2mL左右的苯．將反復打磨過的鐵絲伸入到溶液中，立即觀察到有藍色物質生成，即證明乙同學的預測是正確的．
（3）丙同學在實驗中用煮沸后的蒸餾水配制K₃[Fe（CN）₆]溶液的目的是趕走溶解在溶液中的氧氣（或空氣）；鐵絲反復打磨的原因是除去表面的氧化膜．
（4）為證明鐵電極處有Fe²⁺生成，丙同學設計了將鐵電極處溶液取出少許后滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液檢驗的方法，請你再設計一個實驗方案驗證有Fe²⁺生成．
限選試劑：0.1mol•L^-1KSCN溶液，0.1mol•L^-1FeCl₃溶液，苯，30%H₂O₂溶液

實驗步驟和結論（不要求寫具體操作過程）：

Answer 1

分析 （1）NaCl溶液為中性，發生吸氧腐蝕，Fe為負極，正極上氧氣得電子；
（2）②向飽和Na₂S溶液中滴加0.1mol•L^-1K₃[Fe（CN）₆]溶液時，由信息可知，發生氧化還原反應；甲同學設計的方案中負極生成的Fe²⁺與K₃[Fe（CN）₆]溶液反應會生成藍色物質；
（3）用煮沸后的蒸餾水配制K₃[Fe（CN）₆]溶液，趕走溶解在溶液中的氧氣；鐵絲反復打磨除去表面的氧化膜；
（4）Fe²⁺具有還原性，結合鐵離子與KSCN溶液結合得到血紅色溶液可檢驗．

解答 解：（1）NaCl溶液為中性，發生吸氧腐蝕，Fe為負極，正極上氧氣得電子，正極反應為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：吸氧； O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）②向飽和Na₂S溶液中滴加0.1mol•L^-1K₃[Fe（CN）₆]溶液時，由信息可知，發生氧化還原反應生成S單質，則觀察到的現象為有黃色渾濁出現；甲同學設計的方案中負極上Fe失去電子生成的Fe²⁺與K₃[Fe（CN）₆]溶液反應會生成藍色物質，也可能為鐵電極能直接和K₃[Fe（CN）₆]溶液發生氧化還原反應生成Fe²⁺，產生的Fe²⁺再與K₃[Fe（CN）₆]反應生成藍色物質，
故答案為：有黃色渾濁出現；鐵電極能直接和K₃[Fe（CN）₆]溶液發生氧化還原反應生成Fe²⁺，產生的Fe²⁺再與K₃[Fe（CN）₆]反應生成藍色物質；
（3）丙同學在實驗中用煮沸后的蒸餾水配制K₃[Fe（CN）₆]溶液的目的是趕走溶解在溶液中的氧氣（或空氣）；鐵絲反復打磨的原因是除去表面的氧化膜，
故答案為：趕走溶解在溶液中的氧氣（或空氣）；除去表面的氧化膜；
（4）實驗方案驗證有Fe²⁺生成，實驗步驟和為取2mL左右的苯于試管中，從鐵電極處吸取少量待測液伸入苯層下方擠出，并依次加入0.1 mol•L^-1KSCN溶液、30%H₂O₂溶液，觀察實驗現象，結論為若滴入KSCN溶液無紅色出現，滴入H₂O₂溶液后出現紅色，則證明鐵電極處產物為Fe²⁺，
故答案為：取2mL左右的苯于試管中，從鐵電極處吸取少量待測液伸入苯層下方擠出，并依次加入0.1 mol•L^-1KSCN溶液、30%H₂O₂溶液，觀察實驗現象，若滴入KSCN溶液無紅色出現，滴入H₂O₂溶液后出現紅色，則證明鐵電極處產物為Fe²⁺．

點評 本題考查以原電池原理考查物質組成及性質實驗的設計，為高頻考點，把握電極反應、氧化還原反應及離子檢驗等為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意本題屬于開放性試題，能較好訓練學生分析解答問題的能力，題目難度中等．