Question

鐵元素及其化合物與人類的生產生活息息相關，試回答下列問題：

（1）電子工業常用30％的FeCl₃溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅箔，制造印刷電路板，該反應的離子方程式為                        。

（2）已知：Fe(s)+O₂(g)FeO(s)  △H=－272 kJ·mol^－1

C(s)+O₂(g)CO₂(g)    △H=－393.5 kJ·mol^－1

2C(s)+O₂(g)2CO(g)   △H=－221 kJ·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 5 mol·L^－1鹽酸中，再加入足量鐵粉，待反應結束共收集到氣體2.24L（標準狀況），經檢測溶液中無Fe^3＋，則參加反應的鐵粉的質量為          。

（4）以H₂、O₂、熔融鹽Na₂CO₃組成燃料電池，采用電解法制備Fe(OH)₂，裝置如下圖所示，其中P端通入CO₂。

①石墨I電極上的電極反應式為                          。

②通電一段時間后，右側玻璃管中產生大量的白色沉淀，且較長時間不變色。則下列說法中正確的是   （填序號）。

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．陰極發生的反應是：2H₂O＋ 2e^－= H₂↑+ 2OH^－

D．白色沉淀只能在陽極上產生

③若將所得Fe(OH)₂沉淀暴露在空氣中，其顏色變化為                                        ，該反應的化學方程式為                      。

 

Answer 1

【答案】

（1）2Fe^3＋ + Cu  2Fe^2＋ + Cu^2＋   （2分）

（2）－11 kJ·mol^－1     （2分） 

（3）11.2 g   （2分）

（4）①H₂ - 2e^－+ CO₃^2－  CO₂+H₂O（2分）

②B C   （2分）

③白色沉淀迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色（2分）

4Fe (OH)₂＋O₂＋2H₂O＝4Fe (OH)₃  （2分）

【解析】

試題分析：（1）氯化鐵與銅反應生成氯化亞鐵與氯化鐵，離子方程式為2Fe^3＋ + Cu  2Fe^2＋ + Cu^2＋ ；

（2）a、Fe（s）+O₂（g）═FeO（s）△H=－272 kJ·mol^－1

b、C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=－393.5 kJ·mol^－1

c、2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=－22l kJ·mol^－1

依據蓋斯定律b－c÷2－a得到：FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO₂（g）△H=－1lkJ·mol^－1；

（3）氫氣的物質的量為 =0.1mol，

Fe  ～  2HCl  ～  H₂，

0.1mol   0.2mol   0.1mol

根據氯原子守恒，所以氯化鐵的物質的量為×（0.16L×5mol·L^－1-0.2mol）=0.2mol，

Fe   ～  2FeCl₃

0.1mol   0.2mol

所以參加反應的鐵粉的質量為（0.1mol+0.1mol）×56g·mol^－1=11.2g，

（4）①燃料原電池中，負極上燃料失電子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水，電極反應式為H₂ - 2e^－+ CO₃^2－  CO₂+H₂O；

②電解法制備Fe (OH)₂ 時，采用金屬Fe作陽極，陽極方程式為：Fe-2e^－=Fe^2＋；陰極材料可以是鐵也可以是其他材料，陰極方程式為：2H^＋+2e^－=H₂↑，因為氫離子放電破壞水的電離平衡，使氫氧根離子濃度增大，與亞鐵離子結合成Fe (OH)₂沉淀。

③因為在空氣中Fe (OH)₂容易發生以下反應：4Fe (OH)₂＋O₂＋2H₂O＝4Fe (OH)₃（紅褐色），所以沉淀中若有Fe (OH)₂生成，暴露在空氣中白色沉淀迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色。

考點：考查鐵的綜合化學知識。