Question

铁和铁的化合物在工业生产和日常生活中都有广泛的用途．请回答下列问题：
（1）钢铁锈蚀是目前难以解决的现实问题，电化学腐蚀最为普遍．写出在潮湿空气中钢铁锈蚀时发生还原反应的电极反应式：

O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-

．铁锈的主要成分是

Fe₂O₃?xH₂O

（填写化学式），将生锈的铁屑放入H₂SO₄溶液中充分溶解后，在溶液中并未检测出Fe³⁺，用离子方程式说明原因：

2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺

．
（2）爱迪生蓄电池的反应式为：Fe+NiO₂+2H₂O

放电  .

充电

Fe（OH）₂+Ni（OH）₂；高铁酸酸钠（Na₂FeO₄）是一种新型净水剂．用下面装置可以制取少量高铁酸钠．
①此装置中爱迪生蓄电池的负极是

a

（填“a”或“b”），该电池工作一段时间后必须充电，充电时生成NiO₂的反应类型是

氧化反应

．
②写出在用电解法制取高铁酸钠时，阳极的电极反应式

Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O

．
③你认为高铁酸钠作为一种新型净水剂的理由可能是

BC

．
A．高铁酸钠溶于水形成一种胶体，具有较强的吸附性
B．高铁酸钠具有强氧化性，能消毒杀菌
C．高铁酸钠在消毒杀菌时被还原生成Fe³⁺，水解产生氢氧化铁胶体能吸附悬浮杂质．

Answer 1

分析：（1）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，正极上得电子发生还原反应；负极上铁失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，二价铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁，氢氧化铁失去部分水生成铁锈；铁和铁离子能发生氧化还原反应生成亚铁离子．
（2）①放电时，铁棒作负极，碳棒作正极，据此判断a的电极；失电子的物质发生氧化反应．   
②铁失电子和氢氧根离子生成高铁酸根离子和水．  
③高铁酸根离子有强氧化性，被还原生成的三价铁离子能发生生成胶体，胶体具有吸附性．

解答：解：（1）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；负极上铁失电子发生氧化反应，正极上发生的反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，二价铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁，氢氧化铁失去部分水生成铁锈，所以铁锈的成分是Fe₂O₃?xH₂O；铁和铁离子能发生氧化还原反应生成亚铁离子2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，导致溶液中不存在铁离子．
故答案为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；Fe₂O₃?xH₂O；2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．
（2）①放电时，铁作负极，碳棒作正极，所以放电时a是负极，b是正极；充电时，氢氧化镍失电子生成氧化镍，发生氧化反应．
故答案为：a；氧化反应．    
②阳极上铁失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水，离子方程式为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．
故答案为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．
③高铁酸钠具有强氧化性，所以能杀菌消毒；高铁酸钠能被还原生成铁离子，铁离子能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，能吸附悬浮杂质，所以能净水．
故选BC．

点评：本题以安迪生电池为载体考查了原电池原电池和电解池原理，难度不大，明确高铁酸钠能作为一种新型净水剂的原理．