Question

【題目】鐵及其化合物在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著重要作用．
（1）鐵在潮濕的空氣中易發(fā)生電化學(xué)腐蝕．某同學(xué)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū)（a）已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)（b），如圖1所示．液滴邊緣是﹣﹣區(qū)（填“正極”或“負(fù)極”），其電極反應(yīng)式為 ．

（2）鐵鈦合金是一種常用的不銹鋼材料，某同學(xué)在探究該合金的性質(zhì)時(shí)，往含有TiO2+、Fe3+溶液中加入鐵屑至溶液顯紫色，該過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)有；
①2TiO2+（無(wú)色）+Fe+4H+═2Ti3+（紫色）+Fe2++2H2O
②Ti3+（紫色）+Fe3++H2O═TiO2+（無(wú)色）+Fe2++2H+
③ ．
（3）高鐵酸鈉（Na2FeO4）是一種優(yōu)良的水處理劑．
①FeO42﹣在水溶液中的存在形態(tài)如圖2所示，縱坐標(biāo)表示各存在形態(tài)的分?jǐn)?shù)分布．下列說(shuō)法不正確的是（填字母序號(hào)）．
A．不論溶液酸堿性如何變化，鐵元素都有4種存在形態(tài)
B．向pH=10的這種溶液中加硫酸至pH=2，HFeO4﹣的分布分?jǐn)?shù)逐漸增大
C．向pH=6的這種溶液中加KOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：HFeO4﹣+OH﹣═FeO42﹣+H2O
②從環(huán)境保護(hù)的角度看，制備高鐵酸鹽的較好方法為電解法．用鐵片作陽(yáng)極，NaOH溶液為電解質(zhì)溶液，電解制備高鐵酸鈉，其電流效率可達(dá)到40%．寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式
． 鐵絲網(wǎng)電極是更理想的陽(yáng)極材料，相同條件下，可將電流效率提高至70%以上，原因是 ．
若維持電流強(qiáng)度為5.0A，電解20min，理論上可生成Na2FeO4g．（己知：F=96500C/mol，答案保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】
（1）O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣
（2）2Fe3++Fe=3Fe2+
（3）AB；Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO42﹣+4H2O；Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO42﹣+4H2O；鐵絲網(wǎng)的接觸面積更大；1.7
【解析】解：（1.）鐵在中性條件下發(fā)生吸氧腐蝕，鐵作負(fù)極，碳作正極，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，氫氧根離子和亞鐵離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定被氧化生成氫氧化鐵，所以邊緣是正極，正極上電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣ ， 所以答案是：正極，O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣；
（2.）鐵和鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子，離子反應(yīng)方程式為：2Fe3++Fe=3 Fe2+ ， 所以答案是：2Fe3++Fe=3Fe2+；
（3.）①A．根據(jù)圖象知，不論溶液酸堿性如何變化，酸性條件下，高鐵酸根離子不存在，故錯(cuò)誤；B．向pH=10的這種溶液中加硫酸至pH=2，HFeO4﹣的分布分?jǐn)?shù)先增大后減小，故錯(cuò)誤；C．向pH=6的這種溶液中加KOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：HFeO4﹣+OH﹣═FeO42﹣+H2O，故正確；故選AB；
②陽(yáng)極鐵失去電子，生成高鐵酸鹽，電極反應(yīng)式為：Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO42﹣+4H2O；鐵絲網(wǎng)接觸面積增大，加快反應(yīng)速率，所以電流效率提高至70%以上，維持電流強(qiáng)度為5.0A，電解20min，通過(guò)電量為Q=It=5.0A×20×60s=6000C，F(xiàn)=96500C/mol，電子物質(zhì)的量= =0.062mol，化學(xué)方程式計(jì)算可知電子轉(zhuǎn)移6mol生成1molNa2FeO4 ， 則電子轉(zhuǎn)移0.062mol生成Na2FeO4物質(zhì)的量也為 ，質(zhì)量= ×166g/mol≈1.7g，理論上可生成Na2FeO4質(zhì)量為1.7g，所以答案是：Fe﹣6e﹣+8OH﹣=FeO42﹣+4H2O；鐵絲網(wǎng)的接觸面積更大；1.7g．