Question

鐵元素及其化合物與人類的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，試回答下列問題：
（1）電子工業(yè)常用30%的FeCl₃溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅箔，制造印刷電路板，該反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（2）已知：Fe（s）+

1

2

O₂（g）═FeO（s）△H=-272kJ?mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
則高爐煉鐵過程中FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）△H=

 

．
（3）鐵紅（Fe₂O₃）是一種紅色顏料．將一定量的鐵紅溶于160mL 5mol?L^-1鹽酸中，再加入足量鐵粉，待反應(yīng)結(jié)束共收集到氣體2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），經(jīng)檢測(cè)溶液中無Fe³⁺，則參加反應(yīng)的鐵粉的質(zhì)量為

 

．
（4）以H₂、O₂、熔融鹽Na₂CO₃組成燃料電池，采用電解法制備Fe（OH）₂，裝置如圖所示，其中P端通入CO₂．
①石墨I(xiàn)電極上的電極反應(yīng)式為

 

．
②通電一段時(shí)間后，右側(cè)玻璃管中產(chǎn)生大量的白色沉淀，且較長(zhǎng)時(shí)間不變色．則下列說法中正確的是

 

（填序號(hào)）．
A．X、Y兩端都必須用鐵作電極
B．可以用NaOH溶液作為電解液
C．陰極發(fā)生的反應(yīng)是：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-
D．白色沉淀只能在陽極上產(chǎn)生
③若將所得Fe（OH）₂沉淀暴露在空氣中，其顏色變化為

 

，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題

分析：（1）用30%的FeCl₃溶液腐蝕在絕緣板上的銅箔是氯化鐵氧化銅生成氯化銅和氯化亞鐵；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需讓化學(xué)方程式，計(jì)算得到反應(yīng)焓變；
（3）參加反應(yīng)的鐵粉為與鐵離子反應(yīng)及與氫離子反應(yīng)的兩部分之和，根據(jù)氫氣的體積計(jì)算出與鹽酸反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量及HCl的物質(zhì)的量，再根據(jù)氯原子守恒，求出氯化鐵的物質(zhì)的量，進(jìn)而求出與鐵離子反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量；
（4）①依據(jù)裝置圖分析，石墨電極Ⅰ是通入氫氣發(fā)生的還原反應(yīng)，氫氣得到電子在熔融鹽Na₂CO₃組成燃料電池中反應(yīng)生成水，依據(jù)電荷守恒配平書寫電極反應(yīng)；
②通電一段時(shí)間后，右側(cè)玻璃管中產(chǎn)生大量的白色沉淀，依據(jù)原電池和電解池原理分析判斷，和通氫氣電極石墨電極Ⅰ相連的電極X是電解池陽極，與石墨電極Ⅱ連接的電極Y為陰極，鐵做陽極失電子生成亞鐵離子，Y電極氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子濃度增大，結(jié)合亞鐵離子生成氫氧化亞鐵沉淀；
③氫氧化亞鐵在空氣中被氧化為氫氧化鐵，現(xiàn)象為白色沉淀迅速轉(zhuǎn)化為灰綠色最后變化為紅褐色；

解答： 解：（1）電子工業(yè)常用30%的FeCl₃溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅箔，制造印刷電路板，氯化鐵氧化銅生成氯化銅和氯化亞鐵，該反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）①Fe（s）+

1

2

O₂（g）═FeO（s）△H=-272kJ?mol^-1
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
③2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算，②×2-③-①×2得到高爐煉鐵過程中2FeO（s）+2CO（g）=2Fe（s）+2CO₂（g）△H=-22KJ/mol；
熱化學(xué)方程式為：FeO（s）+CO（g）=Fe（s）+CO₂（g）△H=-11KJ/mol；
故答案為：-11 kJ?mol^-1；
（3）氫氣的物質(zhì)的量為

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，
Fe～～～～2HCl～～～H₂，
0.1mol 0.2mol 0.1mol
根據(jù)氯原子守恒，所以氯化鐵的物質(zhì)的量為

1

2

×（0.16L×5mol/L-0.2mol）=0.2mol，
Fe～～～2FeCl₃
0.1mol 0.2mol
所以參加反應(yīng)的鐵粉的質(zhì)量為（0.1mol+0.1mol）×56g/mol=11.2g，
故答案為：11.2g；
（4）①依據(jù)裝置圖分析，石墨電極Ⅰ是通入氫氣發(fā)生的還原反應(yīng)，氫氣得到電子在熔融鹽Na₂CO₃組成燃料電池中反應(yīng)生成水，依據(jù)電荷守恒配平書寫電極反應(yīng)為：H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O；
故答案為：H₂-2e^-+CO₃^2-═CO₂+H₂O；
②通電一段時(shí)間后，右側(cè)玻璃管中產(chǎn)生大量的白色沉淀，依據(jù)原電池和電解池原理分析判斷，和通氫氣電極石墨電極Ⅰ相連的電極X是電解池陽極，與石墨電極Ⅱ連接的電極Y為陰極，鐵做陽極失電子生成亞鐵離子，Y電極氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子濃度增大，結(jié)合亞鐵離子生成氫氧化亞鐵沉淀；
A．X、Y兩端，陽極X必須是鐵電極，Y電極不需要一定用鐵作電極，可以用石墨電極，故A錯(cuò)誤；
B．電解過程是陰極上氫離子放電得到溶液中的氫氧根離子交換亞鐵離子生成氫氧化亞鐵，所以可以用NaOH溶液作為電解液，故B正確；
C．陰極發(fā)生的反應(yīng)是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，堿溶液中電極反應(yīng)：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，故C正確；
D．白色沉淀只能在陽極上產(chǎn)生，隨電解過程分析，亞鐵離子移向陰極也可以在陰極生成氫氧化亞鐵沉淀，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC；
③氫氧化亞鐵在空氣中被氧化為氫氧化鐵，現(xiàn)象為白色沉淀迅速轉(zhuǎn)化為灰綠色最后變化為紅褐色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
故答案為：白色沉淀迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理的分析應(yīng)用，鐵及其化合物性質(zhì)的分析理解，電極反應(yīng)，電極判斷是解題關(guān)鍵，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．