Question

8．“化學--人類進步的關鍵”．化學在生產(chǎn)生活中有著廣泛的運用，尤其是化學反應原理．人們平時所用的鐵及其化合物都跟化學有關．
（1）鐵在自然界中容易生銹．常見原因是因為鐵表面吸附的水膜中溶有一定量的氧氣，從而發(fā)生了吸氧腐蝕．請寫出吸氧腐蝕時正極反應方程式為O₂+4e+2H₂O=4OH^-．
（2）鍍鋅板有較好的耐銹能力．右圖是實驗室模擬工業(yè)上的鐵上鍍鋅的裝置圖．在通電過程中，發(fā)現(xiàn)濾紙a處出現(xiàn)了紅色，若要在甲燒杯中完成鐵上鍍
鋅，則：電極A材料為鋅，電極B材料為鐵，甲中電解質溶液為硫酸鋅溶液．
（3）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）中的+6價鐵不穩(wěn)定，在反應中極易變成+3價，此種特性可以用于水處理．
可通過電解法制備高鐵酸鉀，若電解總反應為：Fe+2H₂O+2KOH═K₂FeO₄+3H₂↑，要在圖的乙燒杯中完成高鐵酸鉀的制備，已知：電極材料分別是石墨和純鐵，電解液是較濃的KOH溶液，D電極處能觀察到的現(xiàn)象為有無色氣體生成，電極C處的電極反應為Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）鋼鐵在空氣中發(fā)生吸氧腐蝕時正極氧氣得到電子生成氫氧根離子；
（2）在通電過程中，發(fā)現(xiàn)濾紙a處出現(xiàn)了紅色，說明a處氫離子放電生成氫氧根，則a為陰極，b為陽極，所以甲燒杯中完成鐵上鍍鋅，陽極為鋅，陰極為鐵，電解質為硫酸鋅溶液；
（3）由（2）得，乙燒杯中C為陽極，D為陰極，電解總反應為：Fe+2H₂O+2KOH═K₂FeO₄+3H₂↑，所以純鐵在陽極失電子發(fā)生氧化反應生成K₂FeO₄，氫離子在陰極得電子發(fā)生還原反應生成氫氣，據(jù)此分析．

解答 解：（1）鋼鐵在空氣中容易發(fā)生電化學腐蝕而生銹，發(fā)生吸氧腐蝕時正極氧氣得到電子生成氫氧根離子，反應的離子方程式為：O₂+4e+2H₂O=4OH^-，
故答案為：O₂+4e+2H₂O=4OH^-；
（2）在通電過程中，發(fā)現(xiàn)濾紙a處出現(xiàn)了紅色，說明a處氫離子放電生成氫氧根，則a為陰極，b為陽極，所以甲燒杯中完成鐵上鍍鋅，則陽極A為鋅，陰極B為鐵，電解質為硫酸鋅溶液，故答案為：鋅；鐵；硫酸鋅溶液；
（3）由（2）得，乙燒杯中C為陽極，D為陰極，電解總反應為：Fe+2H₂O+2KOH═K₂FeO₄+3H₂↑，所以純鐵在C陽極失電子發(fā)生氧化反應生成K₂FeO₄，電極反應為：Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O，氫離子在D陰極得電子發(fā)生還原反應生成氫氣，所以D電極處能觀察到的現(xiàn)象為有無色氣體生成，故答案為：有無色氣體生成；Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O．

點評 本題為電化學知識的綜合應用，做題時要注意根據(jù)電極反應現(xiàn)象判斷出電解池的陰陽級，側重對學生基礎知識的訓練和檢驗．有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力，提高學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力．