Question

【題目】為驗證不同化合價鐵的氧化還原能力，利用下列電池裝置進行實驗。

回答下列問題：

(1)由FeSO4·7H2O固體配制0.10 mol·L1 FeSO4溶液，需要的儀器有藥匙、玻璃棒、_________(從下列圖中選擇，寫出名稱)。

(2)電池裝置中，鹽橋連接兩電極電解質溶液。鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質發生化學反應，并且電遷移率(u∞)應盡可能地相近。根據下表數據，鹽橋中應選擇____________作為電解質。

陽離子	u∞×108/(m2·s1·V1)	陰離子	u∞×108/(m2·s1·V1)
Li+	4.07		4.61
Na+	5.19		7.40
Ca2+	6.59	Cl	7.91
K+	7.62		8.27

(3)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極。可知，鹽橋中的陽離子進入________電極溶液中。

(4)電池反應一段時間后，測得鐵電極溶液中c(Fe2+)增加了0.02 mol·L1。石墨電極上未見Fe析出。可知，石墨電極溶液中c(Fe2+)=________。

(5)根據(3)、(4)實驗結果，可知石墨電極的電極反應式為_______，鐵電極的電極反應式為_______。因此，驗證了Fe2+氧化性小于________，還原性小于________。

(6)實驗前需要對鐵電極表面活化。在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液，將鐵電極浸泡一段時間，鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗活化反應完成的方法是_______。

Answer 1

【答案】燒杯、量筒、托盤天平 KCl 石墨 0.09mol/L Fe3++e-=Fe2+ Fe-2e-=Fe2+ Fe3+ Fe 取活化后溶液少許于試管中，加入KSCN溶液，若溶液不出現血紅色，說明活化反應完成

【解析】

(1)根據物質的量濃度溶液的配制步驟選擇所用儀器；

(2)~(5)根據題給信息選擇合適的物質，根據原電池工作的原理書寫電極反應式，并進行計算，由此判斷氧化性、還原性的強弱；

(6)根據刻蝕活化的原理分析作答。

(1)由FeSO4·7H2O固體配制0.10mol·L-1FeSO4溶液的步驟為計算、稱量、溶解并冷卻至室溫、移液、洗滌、定容、搖勻、裝瓶、貼標簽，由FeSO4·7H2O固體配制0.10mol·L-1FeSO4溶液需要的儀器有藥匙、托盤天平、合適的量筒、燒杯、玻璃棒、合適的容量瓶、膠頭滴管，故答案為：燒杯、量筒、托盤天平。

(2)Fe2+、Fe3+能與反應，Ca2+能與反應，FeSO4、Fe2(SO4)3都屬于強酸弱堿鹽，水溶液呈酸性，酸性條件下能與Fe2+反應，根據題意“鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質發生化學反應”，鹽橋中陰離子不可以選擇、，陽離子不可以選擇Ca2+，另鹽橋中陰、陽離子的遷移率（u∞）應盡可能地相近，根據表中數據，鹽橋中應選擇KCl作為電解質，故答案為：KCl。

(3)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極，則鐵電極為負極，石墨電極為正極，鹽橋中陽離子向正極移動，則鹽橋中的陽離子進入石墨電極溶液中，故答案為：石墨。

(4)根據(3)的分析，鐵電極的電極反應式為Fe-2e-=Fe2+，石墨電極上未見Fe析出，石墨電極的電極反應式為Fe3++e-=Fe2+，電池反應一段時間后，測得鐵電極溶液中c（Fe2+）增加了0.02mol/L，根據得失電子守恒，石墨電極溶液中c（Fe2+）增加0.04mol/L，石墨電極溶液中c（Fe2+）=0.05mol/L+0.04mol/L=0.09mol/L，故答案為：0.09mol/L。

(5)根據(3)、(4)實驗結果，可知石墨電極的電極反應式為Fe3++e-=Fe2+，鐵電極的電極反應式為Fe-2e-=Fe2+；電池總反應為Fe+2Fe3+=3Fe2+，根據同一反應中，氧化劑的氧化性強于氧化產物、還原劑的還原性強于還原產物，則驗證了Fe2+氧化性小于Fe3+，還原性小于Fe，故答案為：Fe3++e-=Fe2+ ，Fe-2e-=Fe2+ ，Fe3+，Fe。

(6)在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液，將鐵電極浸泡一段時間，鐵電極表面被刻蝕活化，發生的反應為Fe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4，要檢驗活化反應完成，只要檢驗溶液中不含Fe3+即可，檢驗活化反應完成的方法是：取活化后溶液少許于試管中，加入KSCN溶液，若溶液不出現血紅色，說明活化反應完成，故答案為：取活化后溶液少許于試管中，加入KSCN溶液，若溶液不變紅，說明活化反應完成。