Question

8．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$?_{充电}^{放电}$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．
故答案为：BC．

点评 本题考查了原电池原电池和电解池原理，题目难度中等，注意把握原电池和电解质中电极的判断方法以及电极方程式的书写方法是解题的关键，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的应用能力．