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3.工业上常用电解氯化亚铁的方法获得氧化剂,吸收有毒的气体.某小组同学欲探究1 mol/L FeCl2溶液的电解产物.
(1)在配制1 mol/L FeCl2溶液时,通常加入少量稀盐酸和铁粉,其原因是加酸抑制Fe2+水解,加Fe粉防止Fe2+氧化.
(2)甲同学预测电解FeCl2溶液现象:阳极和阴极分别有气泡生成.阳极的气体可能是Cl2
(3)设计实验Ⅰ验证上述猜测.实验装置和现象如下:
序号实验装置阳极实验现象阴极
实验Ⅰ
电压1.5V电解1 mol/L FeCl2溶液,pH=4.9
阳极表面没有气泡生成;阳极附近溶液逐渐变浑浊,颜色变成黄绿色;最终石墨电极表面附有少量红褐色固体.没有观察到气泡生成,铜电极表面有银灰色金属光泽的固体析出.
已知:Fe(OH)3开始沉淀时pH=1.5,完全沉淀时pH=2.8甲同学取阳极附近浑浊液于试管中,滴加KSCN溶液,没有明显变化,但是滴加少量盐酸后,溶液变成红色,说明阳极未发现Cl2生成,产物是Fe(OH)3
(4)乙同学推测阴极未产生气体的原因可能与溶液的酸性强弱有关,设计如下对比实验:电解不同pH 的1 mol/L FeCl2溶液
实验序号pH阳极阴极
是否有气泡产生湿润淀粉碘化钾试纸是否变蓝电极附近溶液颜色变化是否有气泡产生电极表面是否出现镀层
实验Ⅱ2.4未变色黄绿色,少量浑浊
实验Ⅲ-0.4未变色黄绿色,无浑浊
由实验Ⅱ、Ⅲ得出的结论是阴极在酸性较强时,H+优先于Fe2+放电.
(5)实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ均未观察到Cl2产生,乙同学继续实验探究,猜测可能是电压对实验实验的影响,设计对比实验如下:
不同电压下电解1 mol/L FeCl2溶液
实验序号电压
(V)
阳极阴极
是否有气泡产生湿润淀粉碘化钾试纸是否变蓝电极附近溶液颜色变化是否有气泡产生电极表面是否出现镀层
实验Ⅳ3未变色缓慢变成黄绿色,有浑浊少量有,约1min
实验Ⅴ6少量变蓝很快变成黄绿色,有浑浊大量有,迅速
①实验Ⅴ中阳极产生的Cl2将Fe2+氧化为Fe3+.有关反应方程式是Cl2+2Fe2+═2Fe3++2Cl-
②实验Ⅳ和Ⅴ中,阴极都有镀层出现,阴极的电极反应式是Fe2++2e-═Fe
(6)根据Ⅰ~Ⅴ实验探究,电解时影响离子放电顺序的因素有(写出两点):电压、溶液的酸碱性.

分析 (1)氯化亚铁溶液中水解,亚铁离子易被氧化,配制溶液时抑制水解,防止氧化;
(2)电解过程中溶液中阴离子氯离子、氢氧根离子移向阳极放电;
(3)阳极表面没有气泡生成;阳极附近溶液逐渐变浑浊,颜色变成黄绿色;最终石墨电极表面附有少量红褐色固体.说明阳极生成氢氧化铁,取阳极附近浑浊液于试管中,滴加KSCN溶液,没有明显变化,证明铁离子沉淀,但是滴加少量盐酸后,沉淀溶解溶液中铁离子结合SCN-生成血红色溶液;
(4)图表中数据分析可知随PH减小,无气体生成,无使淀粉碘化钾试纸变蓝的氯气生成,电极附近得到氢氧化亚铁,酸性越强,无浑浊现象,阴极上氢离子浓度越大,会有气泡生成,无金属镀层,氢离子浓度越小,无气体生成,会生成金属镀层;
(5)①氯气具有氧化性,亚讨论组具有还原性,阳极产生的Cl2将Fe2+氧化为Fe3+
②阴极都有镀层出现,是亚铁离子得到电子生成铁;
(6)根据Ⅰ~Ⅴ实验探究,电解时影响离子放电顺序的因素有浓度、电压、酸碱性等;

解答 解:(1)用FeCl2固体配制FeCl2溶液时需再向溶液中加入少量铁粉和盐酸,Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+加入HCl溶液,抑制水解;2Fe3++Fe═3Fe2+防止Fe2+被氧化,
故答案为:加酸抑制Fe2+水解,加Fe粉防止Fe2+氧化;
(2)电解过程中溶液中阴离子氯离子、氢氧根离子移向阳极,失电子能力Cl->OH-,阳极气泡为生成的氯气,
故答案为:Cl2
(3)阳极表面没有气泡生成;阳极附近溶液逐渐变浑浊,颜色变成黄绿色;最终石墨电极表面附有少量红褐色固体.说明阳极生成氢氧化铁,已知:Fe(OH)3开始沉淀时pH=1.5,完全沉淀时pH=2.8甲同学取阳极附近浑浊液于试管中,滴加KSCN溶液,没有明显变化,但是滴加少量盐酸后,溶液变成红色,氢氧化铁溶解得到铁离子溶液,结合SCN-生成血红色溶液,说明阳极附近无氯气生成,
故答案为:红; Cl2
(4)图表中数据分析可知随PH减小,无气体生成,无使淀粉碘化钾试纸变蓝的氯气生成,电极附近得到氢氧化亚铁,酸性越强,无浑浊现象,阴极上氢离子浓度越大,会有气泡生成,无金属镀层,氢离子浓度越小,无气体生成,会生成金属镀层,由实验Ⅱ、Ⅲ得出的结论是阴极在酸性较强时,H+优先于Fe2+放电,
故答案为:阴极在酸性较强时,H+优先于Fe2+放电;
(5)①氯气具有氧化性,亚讨论组具有还原性,阳极产生的Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,肺炎的离子方程式为:
故答案为:Cl2+2Fe2+═2Fe3++2Cl-
②实验Ⅳ和Ⅴ中,阴极都有镀层出现,是亚铁离子得到电子生成铁,阴极的电极反应式是:Fe2++2e-═Fe,
故答案为:Fe2++2e-═Fe;
(6)根据Ⅰ~Ⅴ实验探究,电解时影响离子放电顺序的因素有浓度、电压、酸碱性等,
故答案为:电压、溶液的酸碱性;

点评 本题考查了物质性质实验探究、电解原理、电解产物和条件的影响关系、实验现象的判断和归纳,掌握基础是解题关键,题目难度较大.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X、Y、W组成的一种化合物甲,25℃时,0.05mol•L-1甲溶液中,$\frac{c({H}^{+})}{c(O{H}^{-})}$=1.0×l012;Z原子的最外层电子数是最内层电子数的$\frac{1}{2}$.下列说法正确的是(  )
A.简单离子半径:Y<Z<W
B.Z分别与X、Y形成的化合物中,化学键类型均相同
C.X分别与Y、W形成的最简单化合物的稳定性:W<Y
D.由以上四种元素形成的化合物一定能促进水的电离

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

14.实验室中利用CoCl2•6H2O为原料制取三氯化六氨合钴的实验步骤如图1:

已知:
①Co(NH36Cl3在不同温度下水中的溶解度曲线如图2.
②在Co(NH36Cl3溶液中加入一定量盐酸有利于结晶.
③Ksp=1.09×10-15,Ksp=2×10-44
(1)在实验过程中NH4Cl除作反应物外,还可防止在滴加氨水时c(OH-)过大,其原理是NH4Cl溶于水电离出NH4+会抑制NH3•H2O的电离.
(2)氧化过程中加入氨水和H2O2在溶液中生成Co(NH36Cl3
①氧化时须先加入氨水再加入H2O2,其原因是防止Co(OH)3的生成.
②该反应的化学方程式为H2O2+2CoCl2+2NH4Cl+10NH3•H2O=2Co(NH36Cl3+12H2O或H2O2+2CoCl2+2NH4Cl+10NH3=2Co(NH36Cl3+2H2O.
③反应时需要控制反应温度在50℃~60℃之间,可采取的加热方式是水浴加热.
(3)冰水冷却的目的是降低三氯化六氨合钴的溶解度,提高产量.
(4)请补充完整由过滤后所得滤渣获取Co(NH36Cl3的实验方案:将滤渣加入沸水中,充分搅拌,
趁热过滤,向滤液中加入少量浓盐酸,用冰水浴冷却后过滤,再用少许乙醇洗涤,低温干燥.(实验中须使用的试剂:盐酸、乙醇)

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

11.有一种燃料电池,所用燃料为H2和空气,电解质为熔融的K2CO3.回答下列问题
①CO32-移向负极.
②正极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO32-
③电池中CO32-的物质的量将逐渐不变(填增大、减少、不变).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

18.2015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池,内部用AlCl4-和有机阳离子构成电解质溶液,其放电工作原理如图所示.下列说法不正确的是(  )
A.充电时的阳极反应为:Cn+AlCl4--e-=CnAlCl4
B.放电时,铝为负极、石墨为正极
C.放电时,有机阳离子向铝电极方向移动
D.放电时的负极反应为:Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.高纯度氢氧化镁广泛应用于医药、电力等领域.镁硅酸盐矿石可用于生产氢氧化镁,简要工艺流程如图1所示:

已知:
①溶液I中除含Mg2+、SO42-外,还含少量Fe3+、Al3+、Fe2+等离子;
②Mg2+与氨水的反应为吸热反应.
请回答下列问题:
(1)Mg在元素周期表中的位置为第三周期 IIA族.
(2)H2O2的电子式为.溶液 I中加入H2O2溶液发生反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O.
(3)向溶液 I中首先加入的试剂是H2O2,产生沉淀的化学式为Fe(OH)3、Al(OH)3.工业上有时只用一种含钠化合物替代H2O2和MgO,该试剂通常为Na2O2(或NaClO)(填化学式).
(4)溶液 II中Mg2+转化率随温度T的变化情况如图2所示:
①向溶液 II中加入氨水发生反应的离子方程式是Mg2++2NH3•H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+
②T1前Mg2+转化率增大的原因是镁离子与氨水的反应是吸热反应,温度升高,平衡正向移动.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.化学与生活、社会发展息息相关.下列说法不正确的是(  )
A.用SO2漂白过的草帽日久会变色
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C.“84消毒液”杀死病菌是因为蛋白质变性
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

7.用稀硝酸腐蚀废锌板后得到“烂板液”(含有微量的Cl-、Fe3+),某化学兴趣小组拟用该“烂板液”制取Zn(NO32•6H2O的过程如下:

已知:Zn(NO32能与碱反应,得到的产物具有两性.
(1)为检验“烂板液”中的Fe3+,下列试剂可选择的是AB(填选项的代号)
A.NaOH溶液         B.KSCN溶液      C.K3[Fe(CN)6]溶液    D.NaCl溶液
(2)若稀硝酸腐蚀锌板产生的气体为N2O,写出稀硝酸腐蚀锌板反应的主要化学方程式4Zn+10HNO3=4Zn(NO32+N2O↑+5H2O.
(3)在操作①中保持pH=8的目的是防止生成的Zn(OH)2溶解;操作④保持pH=2的目的是抑制Zn2+水解为Zn(OH)2
(4)操作③中加热、煮沸的目的是促进Fe3+完全水解.
(5)沉淀II的主要成分是Fe(OH)3
(6)已知金属活泼性不同,其硝酸盐的分解产物也不同.
2KNO3═2KNO2+O2↑     4Fe(NO32═2Fe2O3+8NO2↑+O2
2Zn(NO32═2ZnO+4NO2↑+O2
某同学取KNO3、Zn(NO32、Fe(NO32混合粉末充分加热后,用排水法未收集到任何气体,则KNO3、Zn(NO32、Fe(NO32的物质的量之比为B(填选项的代号)
A.2:1:3          B.1:2:2       C.1:2:3          D.3:8:5.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.下表中“实验操作”、“现象”与“结论”对应关系正确的一组是(  )
选项实验操作实验现象结论
A.含0.5 mol HCl的稀溶液与含
0.55 mol NaOH的稀溶液混合
测得放出热量为a kJ强酸与强碱反应的中和热为2a kJ/mol
B.向CuCl2、MgCl2的混合溶液中滴加NaOH溶液先出现蓝色沉淀Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2]
C.将铁钉和铜丝用导线连接后放入滴有酚酞的氯化铵溶液中铜丝附近溶液变红色铁发生吸氧腐蚀
D.向某未知溶液中滴加酸性KMnO4溶液KMnO4溶液褪色溶液中有Fe2+
A.AB.BC.CD.D

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