Question

（一）（8分）在含有物质的量各为0.1 mol FeCl₃、H₂SO₄、Cu(NO₃)₂的溶液500 mL中，逐渐加入铁粉，溶液中n(Fe^2＋)与加入n(Fe)的关系如图A(请注意识图，该题图中每小正方格长度为0.05mol)。（提示：忽略离子水解产生的影响；如果有硝酸根被还原时，则生成一氧化氮气体）
（1）写出图中n(Fe)从0.125mol-0.225 mol段对应反应的离子方程式____。
（2）写出图中n(Fe)从0-0.05 mol段对应反应的离子方程式____。
（3）请在图B中画出溶液中n(Fe^3＋)与加入n(Fe)的变化关系图
（4）当反应进行到最后，取该溶液2mL加入试管中，为了证明该溶液中有NO₃^－存在，可以向试管中在滴加_______。

A．酸性KMnO4溶液

B．含有盐酸的KSCN溶液

C．碘水

D．次氯酸钠溶液

（二）（5分）下图是电解槽的剖面图，箭头的方向指的是气体或溶液的流向，阳离子交换膜只允许阳离子通过。现要用此装置来通过电解分离Na₂SO₄和NaOH的混合溶液，则向装置中通入A₁溶液和A₂溶液(A₁溶液是Na₂SO₄和NaOH的混合溶液，A₂溶液是NaOH的稀溶液)。电解一段时间后，装置中流出：B₂溶液（是NaOH的浓溶液）和B₁溶液，C₁气体和C₂气体。

（1） C₂气体是______（填化学式）。
（2）请写出阳极反应的电极方程式                                .
（3）请简述阴极室能流出NaOH的浓溶液的原因                         .

Answer 1

（一）（1）Cu²⁺+Fe= Cu+Fe²⁺
（2） Fe+4H⁺+NO^-₃=NO↑+2H₂O+ Fe³⁺
（3）
（4）B
(二)（第一空1分，后两2空2分）
（1）H₂
（2）4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
（3）在电解的过程中，Na⁺被吸引移向阴极室，c(Na⁺)会增加；H⁺逐渐被消耗，又OH^-受阳离子交换膜的阻碍不能移向阳极室，c(OH^-)也增加，因此阴极室流出氢氧化钠的浓溶液。

试题分析：分析题意，根据氧化还原反应的先后规律，得出溶液中与铁反应的离子的先后顺序及物质的量分别是n(H⁺)=0.2mol，n(NO₃^-)=0.2mol，n(Fe³⁺)=0.1mol，n(Cu²⁺)=0.1mol,Fe与H⁺ NO₃^-反应的离子方程式为Fe+4 H⁺+ NO₃^-= Fe³⁺+NO↑+2H₂O，计算可知NO₃^-过量，按H⁺计算，此时消耗Fe0.05mol,生成Fe³⁺0.05mol，溶液中共有n(Fe³⁺)=0.15mol，Fe³⁺消耗Fe0.075mol, Cu²⁺消耗Fe0.1mol。
（1） 图中n(Fe)从0.125mol-0.225 mol段为Cu²⁺与Fe的反应，离子方程式为Fe+ Cu²⁺ =Cu+Fe²⁺
（2）图中n(Fe)从0-0.05 mol段为Fe与H⁺ NO₃^-反应，离子方程式为Fe+4 H⁺+ NO₃^-= Fe³⁺+NO↑+2H₂O
（3）溶液中n(Fe^3＋)与加入n(Fe)的变化关系0～0.05mol时n(Fe^3＋)由0.1mol增加到0.15mol，然后从0.05～0.125mol n(Fe^3＋)减为0，如图

（4）反应进行到最后，溶液为硝酸亚铁的溶液，为证明该溶液中有NO₃^－存在，可向其中加入酸使溶液中存在硝酸，硝酸将亚铁离子氧化后用KSCN溶液检验，若溶液变红，证明有NO₃^－存在，所以答案选B。
（二）（1）C₂极为电解槽阴极，阳离子放电，所以H⁺放电成为H₂
（2）阳极是阴离子放电，根据溶液中的离子的放电顺序，所以是氢氧根离子放电，电极反应方程式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
（3）在电解过程中，阳离子移向阴极，导致c(Na⁺)会增加；H⁺逐渐被消耗，又OH^-受阳离子交换膜的阻碍不能移向阳极室，c(OH^-)也增加，因此阴极室流出氢氧化钠的浓溶液。