【題目】某研究小組探究電解FeCl2溶液的電極反應(yīng)產(chǎn)物

(1)配制1molL-1FeCl2溶液,測得pH=4.91,原因______(用離子方程式表示)。從化合價(jià)角度分析, Fe2+具有________。

(2)該小組同學(xué)預(yù)測電解FeCl2溶液兩極的現(xiàn)象:陽極有黃綠色氣體產(chǎn)生,陰極有無色氣體產(chǎn)生。

該小組同學(xué)用右圖裝置電解1molL-1FeCl2溶液:

①取少量銀灰色固體洗滌后,加稀H2SO4有氣泡產(chǎn)生,再向溶液中加入________(試劑和現(xiàn)象),證明該固體為Fe。

②該小組同學(xué)進(jìn)一步分析紅褐色固體產(chǎn)生的原因,甲同學(xué)認(rèn)為________;乙同學(xué)認(rèn)為2Cl- - 2e- = Cl2↑,Cl2可氧化Fe2+最終生成Fe(OH)3

為證實(shí)結(jié)論,設(shè)計(jì)方案如下:用實(shí)驗(yàn)Ⅰ的裝置和1.5v 電壓,電解酸化(pH=4.91)的_______,通電5分鐘后,陽極無明顯現(xiàn)象,證實(shí)乙同學(xué)的推論不正確。丙同學(xué)認(rèn)為仍不嚴(yán)謹(jǐn),原因是產(chǎn)生的氣體溶于水,繼續(xù)實(shí)驗(yàn)________(操作和現(xiàn)象),進(jìn)一步證實(shí)了乙同學(xué)的推論不正確。

3)該小組同學(xué)進(jìn)一步探究電解1molL-1FeCl2溶液電極產(chǎn)物的影響因素。

實(shí)驗(yàn)

條件

操作及現(xiàn)象

電壓

pH

陽極

陰極

1.5v

4.91

無氣泡產(chǎn)生,溶液逐漸變渾濁,5分鐘后電極表面析出紅褐色固體

無氣泡產(chǎn)生,4分鐘后電極表面有銀灰色金屬狀固體附著

1.5v

2.38

無氣泡產(chǎn)生,溶液出現(xiàn)少量渾濁,滴加KSCN溶液變紅色

無氣泡產(chǎn)生,電極表面有銀灰色金屬狀固體附著

1.5v

1.00

無氣泡產(chǎn)生,溶液無渾濁現(xiàn)象,滴加KSCN溶液變紅色

有氣泡產(chǎn)生,無固體附著

3.0v

4.91

無氣泡產(chǎn)生,溶液逐漸變渾濁,3分鐘后電極表面有紅褐色固體產(chǎn)生

極少量氣泡產(chǎn)生,1分鐘出現(xiàn)鍍層金屬

6.0v

4.91

有氣泡產(chǎn)生,遇濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)。溶液逐漸變渾濁

大量氣泡產(chǎn)生,迅速出現(xiàn)鍍層金屬

①對比實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以得出結(jié)論:

陽極Fe2+放電時(shí),酸性較強(qiáng)主要生成Fe3+酸性較弱主要生成Fe(OH)3 。陰極________

②對比實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ可以得出結(jié)論:

增大電壓,不僅可以改變離子的放電能力,也可以________

(4)綜合分析上述實(shí)驗(yàn),電解過程中電極反應(yīng)的產(chǎn)物與________有關(guān) 。

【答案】 Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+ 氧化性和還原性 K3[Fe(CN)6] 溶液、藍(lán)色沉淀 Fe2+-e- = Fe3+,最終生成Fe(OH)3 2mol·L-1 NaCl(或KCl)溶液 取陽極附近溶液,加入淀粉KI溶液后,溶液不變藍(lán) 酸性較強(qiáng)時(shí),H+放電,酸性較弱時(shí),Fe2+放電 改變電極反應(yīng)的速率 電解質(zhì)溶液的酸堿性、電源電壓

【解析】本題考查實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià),(1)FeCl2屬于強(qiáng)酸弱堿鹽,Fe2+發(fā)生水解反應(yīng),其原因是Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+ ;Fe2+處于中間價(jià)態(tài),既具有氧化性又具有還原性;(2)①鐵與硫酸反應(yīng)生成Fe2+,證明固體為Fe,需要驗(yàn)證溶液中存在Fe2+,即需要加入K3[Fe(CN)6] 溶液,溶液中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀,證明固體為鐵單質(zhì);②Fe2+具有還原性,發(fā)生Fe2+-e=Fe3+。陰極上發(fā)生2H2O+2e=H2↑+2OH,F(xiàn)e3+OH反應(yīng)生成Fe(OH)3需要做對比實(shí)驗(yàn),產(chǎn)生的Cl2不與電解質(zhì)中的離子發(fā)生反應(yīng),即電解酸化的2mol·L-1NaClKCl;氯氣溶于水后,得到氯水,具有強(qiáng)氧化性,因此需要取陽極附近溶液,加入淀粉KI溶液后,溶液不變藍(lán),證實(shí)了乙同學(xué)的推論不正確;(3)①根據(jù)實(shí)驗(yàn)I、II、III,酸性較強(qiáng)時(shí),有氣泡產(chǎn)生,無固體附著,說明放電的是H,酸性較弱時(shí),無氣泡冒出,有金屬狀固體附著,說明Fe2放電;②根據(jù)I、IV、V實(shí)驗(yàn),各電極現(xiàn)象,增大電壓,不僅可以改變離子的放電順序,也可以改變電極的反應(yīng)速率;(4)綜上所述,電極反應(yīng)的產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液的酸堿性、電源電壓有關(guān)。

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A. c1c2=1∶3

B. 平衡時(shí),Y和Z的生成速率之比為2∶3

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