Question

3．工業(yè)上常用電解氯化亞鐵的方法獲得氧化劑，吸收有毒的氣體．某小組同學(xué)欲探究1 mol/L FeCl₂溶液的電解產(chǎn)物．
（1）在配制1 mol/L FeCl₂溶液時(shí)，通常加入少量稀鹽酸和鐵粉，其原因是加酸抑制Fe²⁺水解，加Fe粉防止Fe²⁺氧化．
（2）甲同學(xué)預(yù)測(cè)電解FeCl₂溶液現(xiàn)象：陽(yáng)極和陰極分別有氣泡生成．陽(yáng)極的氣體可能是Cl₂
（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅰ驗(yàn)證上述猜測(cè)．實(shí)驗(yàn)裝置和現(xiàn)象如下：

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)裝置	陽(yáng)極實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	陰極
實(shí)驗(yàn)Ⅰ	電壓1.5V電解1 mol/L FeCl2溶液，pH=4.9	陽(yáng)極表面沒(méi)有氣泡生成；陽(yáng)極附近溶液逐漸變渾濁，顏色變成黃綠色；最終石墨電極表面附有少量紅褐色固體．	沒(méi)有觀察到氣泡生成，銅電極表面有銀灰色金屬光澤的固體析出．

已知：Fe（OH）₃開(kāi)始沉淀時(shí)pH=1.5，完全沉淀時(shí)pH=2.8甲同學(xué)取陽(yáng)極附近渾濁液于試管中，滴加KSCN溶液，沒(méi)有明顯變化，但是滴加少量鹽酸后，溶液變成紅色，說(shuō)明陽(yáng)極未發(fā)現(xiàn)Cl₂生成，產(chǎn)物是Fe（OH）₃．
（4）乙同學(xué)推測(cè)陰極未產(chǎn)生氣體的原因可能與溶液的酸性強(qiáng)弱有關(guān)，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)：電解不同pH 的1 mol/L FeCl₂溶液

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	pH	陽(yáng)極			陰極
		是否有氣泡產(chǎn)生	濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試紙是否變藍(lán)	電極附近溶液顏色變化	是否有氣泡產(chǎn)生	電極表面是否出現(xiàn)鍍層
實(shí)驗(yàn)Ⅱ	2.4	無(wú)	未變色	黃綠色，少量渾濁	無(wú)	有
實(shí)驗(yàn)Ⅲ	-0.4	無(wú)	未變色	黃綠色，無(wú)渾濁	有	無(wú)

由實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ得出的結(jié)論是陰極在酸性較強(qiáng)時(shí)，H⁺優(yōu)先于Fe²⁺放電．
（5）實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ均未觀察到Cl₂產(chǎn)生，乙同學(xué)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)探究，猜測(cè)可能是電壓對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的影響，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)如下：
不同電壓下電解1 mol/L FeCl₂溶液

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓 （V）	陽(yáng)極			陰極
		是否有氣泡產(chǎn)生	濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試紙是否變藍(lán)	電極附近溶液顏色變化	是否有氣泡產(chǎn)生	電極表面是否出現(xiàn)鍍層
實(shí)驗(yàn)Ⅳ	3	無(wú)	未變色	緩慢變成黃綠色，有渾濁	少量	有，約1min
實(shí)驗(yàn)Ⅴ	6	少量	變藍(lán)	很快變成黃綠色，有渾濁	大量	有，迅速

①實(shí)驗(yàn)Ⅴ中陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．有關(guān)反應(yīng)方程式是Cl₂+2Fe²⁺═2Fe³⁺+2Cl^-
②實(shí)驗(yàn)Ⅳ和Ⅴ中，陰極都有鍍層出現(xiàn)，陰極的電極反應(yīng)式是Fe²⁺+2e^-═Fe
（6）根據(jù)Ⅰ～Ⅴ實(shí)驗(yàn)探究，電解時(shí)影響離子放電順序的因素有（寫(xiě)出兩點(diǎn)）：電壓、溶液的酸堿性．

Answer 1

分析 （1）氯化亞鐵溶液中水解，亞鐵離子易被氧化，配制溶液時(shí)抑制水解，防止氧化；
（2）電解過(guò)程中溶液中陰離子氯離子、氫氧根離子移向陽(yáng)極放電；
（3）陽(yáng)極表面沒(méi)有氣泡生成；陽(yáng)極附近溶液逐漸變渾濁，顏色變成黃綠色；最終石墨電極表面附有少量紅褐色固體．說(shuō)明陽(yáng)極生成氫氧化鐵，取陽(yáng)極附近渾濁液于試管中，滴加KSCN溶液，沒(méi)有明顯變化，證明鐵離子沉淀，但是滴加少量鹽酸后，沉淀溶解溶液中鐵離子結(jié)合SCN^-生成血紅色溶液；
（4）圖表中數(shù)據(jù)分析可知隨PH減小，無(wú)氣體生成，無(wú)使淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)的氯氣生成，電極附近得到氫氧化亞鐵，酸性越強(qiáng)，無(wú)渾濁現(xiàn)象，陰極上氫離子濃度越大，會(huì)有氣泡生成，無(wú)金屬鍍層，氫離子濃度越小，無(wú)氣體生成，會(huì)生成金屬鍍層；
（5）①氯氣具有氧化性，亞討論組具有還原性，陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
②陰極都有鍍層出現(xiàn)，是亞鐵離子得到電子生成鐵；
（6）根據(jù)Ⅰ～Ⅴ實(shí)驗(yàn)探究，電解時(shí)影響離子放電順序的因素有濃度、電壓、酸堿性等；

解答 解：（1）用FeCl₂固體配制FeCl₂溶液時(shí)需再向溶液中加入少量鐵粉和鹽酸，F(xiàn)e²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺加入HCl溶液，抑制水解；2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺防止Fe²⁺被氧化，
故答案為：加酸抑制Fe²⁺水解，加Fe粉防止Fe²⁺氧化；
（2）電解過(guò)程中溶液中陰離子氯離子、氫氧根離子移向陽(yáng)極，失電子能力Cl^-＞OH^-，陽(yáng)極氣泡為生成的氯氣，
故答案為：Cl₂；
（3）陽(yáng)極表面沒(méi)有氣泡生成；陽(yáng)極附近溶液逐漸變渾濁，顏色變成黃綠色；最終石墨電極表面附有少量紅褐色固體．說(shuō)明陽(yáng)極生成氫氧化鐵，已知：Fe（OH）₃開(kāi)始沉淀時(shí)pH=1.5，完全沉淀時(shí)pH=2.8甲同學(xué)取陽(yáng)極附近渾濁液于試管中，滴加KSCN溶液，沒(méi)有明顯變化，但是滴加少量鹽酸后，溶液變成紅色，氫氧化鐵溶解得到鐵離子溶液，結(jié)合SCN^-生成血紅色溶液，說(shuō)明陽(yáng)極附近無(wú)氯氣生成，
故答案為：紅； Cl₂；
（4）圖表中數(shù)據(jù)分析可知隨PH減小，無(wú)氣體生成，無(wú)使淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)的氯氣生成，電極附近得到氫氧化亞鐵，酸性越強(qiáng)，無(wú)渾濁現(xiàn)象，陰極上氫離子濃度越大，會(huì)有氣泡生成，無(wú)金屬鍍層，氫離子濃度越小，無(wú)氣體生成，會(huì)生成金屬鍍層，由實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ得出的結(jié)論是陰極在酸性較強(qiáng)時(shí)，H⁺優(yōu)先于Fe²⁺放電，
故答案為：陰極在酸性較強(qiáng)時(shí)，H⁺優(yōu)先于Fe²⁺放電；
（5）①氯氣具有氧化性，亞討論組具有還原性，陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，肺炎的離子方程式為：
故答案為：Cl₂+2Fe²⁺═2Fe³⁺+2Cl^-；
②實(shí)驗(yàn)Ⅳ和Ⅴ中，陰極都有鍍層出現(xiàn)，是亞鐵離子得到電子生成鐵，陰極的電極反應(yīng)式是：Fe²⁺+2e^-═Fe，
故答案為：Fe²⁺+2e^-═Fe；
（6）根據(jù)Ⅰ～Ⅴ實(shí)驗(yàn)探究，電解時(shí)影響離子放電順序的因素有濃度、電壓、酸堿性等，
故答案為：電壓、溶液的酸堿性；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究、電解原理、電解產(chǎn)物和條件的影響關(guān)系、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的判斷和歸納，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度較大．