Question

铁元素及其化合物与人类的生产生活息息相关，试回答下列问题：
（1）电子工业常用30%的FeCl₃溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板，该反应的离子方程式为

 

．
（2）已知：Fe（s）+

1

2

O₂（g）═FeO（s）△H=-272kJ?mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
则高炉炼铁过程中FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）△H=

 

．
（3）铁红（Fe₂O₃）是一种红色颜料．将一定量的铁红溶于160mL 5mol?L^-1盐酸中，再加入足量铁粉，待反应结束共收集到气体2.24L（标准状况），经检测溶液中无Fe³⁺，则参加反应的铁粉的质量为

 

．
（4）以H₂、O₂、熔融盐Na₂CO₃组成燃料电池，采用电解法制备Fe（OH）₂，装置如图所示，其中P端通入CO₂．
①石墨I电极上的电极反应式为

 

．
②通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色．则下列说法中正确的是

 

（填序号）．
A．X、Y两端都必须用铁作电极
B．可以用NaOH溶液作为电解液
C．阴极发生的反应是：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-
D．白色沉淀只能在阳极上产生
③若将所得Fe（OH）₂沉淀暴露在空气中，其颜色变化为

 

，该反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：电解原理,化学方程式的有关计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）用30%的FeCl₃溶液腐蚀在绝缘板上的铜箔是氯化铁氧化铜生成氯化铜和氯化亚铁；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需让化学方程式，计算得到反应焓变；
（3）参加反应的铁粉为与铁离子反应及与氢离子反应的两部分之和，根据氢气的体积计算出与盐酸反应的铁的物质的量及HCl的物质的量，再根据氯原子守恒，求出氯化铁的物质的量，进而求出与铁离子反应的铁的物质的量；
（4）①依据装置图分析，石墨电极Ⅰ是通入氢气发生的还原反应，氢气得到电子在熔融盐Na₂CO₃组成燃料电池中反应生成水，依据电荷守恒配平书写电极反应；
②通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，依据原电池和电解池原理分析判断，和通氢气电极石墨电极Ⅰ相连的电极X是电解池阳极，与石墨电极Ⅱ连接的电极Y为阴极，铁做阳极失电子生成亚铁离子，Y电极氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子浓度增大，结合亚铁离子生成氢氧化亚铁沉淀；
③氢氧化亚铁在空气中被氧化为氢氧化铁，现象为白色沉淀迅速转化为灰绿色最后变化为红褐色；

解答： 解：（1）电子工业常用30%的FeCl₃溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板，氯化铁氧化铜生成氯化铜和氯化亚铁，该反应的离子方程式为：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案为：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）①Fe（s）+

1

2

O₂（g）═FeO（s）△H=-272kJ?mol^-1
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
③2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
依据热化学方程式和盖斯定律计算，②×2-③-①×2得到高炉炼铁过程中2FeO（s）+2CO（g）=2Fe（s）+2CO₂（g）△H=-22KJ/mol；
热化学方程式为：FeO（s）+CO（g）=Fe（s）+CO₂（g）△H=-11KJ/mol；
故答案为：-11 kJ?mol^-1；
（3）氢气的物质的量为

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，
Fe～～～～2HCl～～～H₂，
0.1mol 0.2mol 0.1mol
根据氯原子守恒，所以氯化铁的物质的量为

1

2

×（0.16L×5mol/L-0.2mol）=0.2mol，
Fe～～～2FeCl₃
0.1mol 0.2mol
所以参加反应的铁粉的质量为（0.1mol+0.1mol）×56g/mol=11.2g，
故答案为：11.2g；
（4）①依据装置图分析，石墨电极Ⅰ是通入氢气发生的还原反应，氢气得到电子在熔融盐Na₂CO₃组成燃料电池中反应生成水，依据电荷守恒配平书写电极反应为：H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O；
故答案为：H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O；
②通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，依据原电池和电解池原理分析判断，和通氢气电极石墨电极Ⅰ相连的电极X是电解池阳极，与石墨电极Ⅱ连接的电极Y为阴极，铁做阳极失电子生成亚铁离子，Y电极氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子浓度增大，结合亚铁离子生成氢氧化亚铁沉淀；
A．X、Y两端，阳极X必须是铁电极，Y电极不需要一定用铁作电极，可以用石墨电极，故A错误；
B．电解过程是阴极上氢离子放电得到溶液中的氢氧根离子交换亚铁离子生成氢氧化亚铁，所以可以用NaOH溶液作为电解液，故B正确；
C．阴极发生的反应是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，碱溶液中电极反应：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，故C正确；
D．白色沉淀只能在阳极上产生，随电解过程分析，亚铁离子移向阴极也可以在阴极生成氢氧化亚铁沉淀，故D错误；
故答案为：BC；
③氢氧化亚铁在空气中被氧化为氢氧化铁，现象为白色沉淀迅速转化为灰绿色最后变化为红褐色，反应的化学方程式为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
故答案为：白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；

点评：本题考查了原电池和电解池原理的分析应用，铁及其化合物性质的分析理解，电极反应，电极判断是解题关键，掌握基础是关键，题目难度中等．