Question

20．铁单质及其化合物在生活、生产中应用广泛．请回答：
（1）钢铁在空气中发生吸氧腐蚀时，正极的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（2）由于氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺，氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式是2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
（3）若将（2）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式．
正极反应Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺）
负极反应Cu=2Cu²⁺+2e^-（或Cu-2e^-=Cu²⁺）．
（4）下表中，对陈述I、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是B（填字母）．

	陈述I	陈述Ⅱ	判断
A	铁是地壳中含量最高的金属元素	铁是人类最早使用的金属材料	I对；Ⅱ对；有
B	常温下铁与稀硫酸反应生成氢气	高温下氢气能还原氧化铁得到铁	I对；Ⅱ对；无
C	铁属于过渡元素	铁的某些化合物可用作催化剂	I错；Ⅱ对；无
D	在空气中铁表面形成致密氧化膜	铁不能与氧气反应	I对；Ⅱ对；有

Answer 1

分析 （1）钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应得到电子，发生还原反应；
（2）三价铁离子具有强的氧化性，能够氧化铜单质；
（3）依据离子方程式：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，铜发生氧化反应，做负极，三价铁离子发生还原反应，可以用C作正极，电解液为氯化铁，原电池工作时，负极上铜被氧化，正极上Fe³⁺被还原；
（4）A．地壳中含量最高的是铝，人类使用最早的金属是铜；
B．铁与稀硫酸反应生成氢气，氢气在高温下能够还原铁；
C．铁位于ⅤⅢ族，属于过度元素；
D．铁能与氧气反应．

解答 解：（1）钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应得到电子发生还原反应，正极反应式为O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，故答案为：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-；
（2）三价铁离子与铜发生氧化还原反应生成二价铁离子和铜离子，离子方程式：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（3）依据方程式2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺可知该电池反应中三价铁离子得电子发生还原反应，所以正极上的电极反应式为Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺），铜失电子发生氧化反应，所以负极上的电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺；
用铜做负极，碳做正极，三氯化铁做电解质溶液，形成原电池，如图：；
故答案为：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺）；Cu=2Cu²⁺+2e^-（或Cu-2e^-=Cu²⁺）；；
（4）A．地壳中含量最高的是铝，不是铁，人类使用最早的金属是铜，I不对；Ⅱ不对，故A错误；
B．铁与稀硫酸反应生成氢气，氢气在高温下能够与氧化铁反应生成铁，二者都正确，但是无联系，故B正确；
C．铁位于ⅤⅢ族，属于过度元素，陈述Ⅰ错误，故C错误；
D．铁能与氧气反应，生成致密氧化膜，阻碍反应进行，陈述Ⅱ错误，故D错误；
故选：B．

点评 本题考查了铁的化学性质和原电池设计及电极反应式书写，明确原电池工作原理是解题关键，题目难度不大．