Question

（一）（8分）在含有物質的量各為0.1 mol FeCl₃、H₂SO₄、Cu(NO₃)₂的溶液500 mL中，逐漸加入鐵粉，溶液中n(Fe^2＋)與加入n(Fe)的關系如圖A(請注意識圖，該題圖中每小正方格長度為0.05mol)。（提示：忽略離子水解產生的影響；如果有硝酸根被還原時，則生成一氧化氮氣體）
（1）寫出圖中n(Fe)從0.125mol-0.225 mol段對應反應的離子方程式____。
（2）寫出圖中n(Fe)從0-0.05 mol段對應反應的離子方程式____。
（3）請在圖B中畫出溶液中n(Fe^3＋)與加入n(Fe)的變化關系圖
（4）當反應進行到最后，取該溶液2mL加入試管中，為了證明該溶液中有NO₃^－存在，可以向試管中在滴加_______。

A．酸性KMnO4溶液

B．含有鹽酸的KSCN溶液

C．碘水

D．次氯酸鈉溶液

（二）（5分）下圖是電解槽的剖面圖，箭頭的方向指的是氣體或溶液的流向，陽離子交換膜只允許陽離子通過。現要用此裝置來通過電解分離Na₂SO₄和NaOH的混合溶液，則向裝置中通入A₁溶液和A₂溶液(A₁溶液是Na₂SO₄和NaOH的混合溶液，A₂溶液是NaOH的稀溶液)。電解一段時間后，裝置中流出：B₂溶液（是NaOH的濃溶液）和B₁溶液，C₁氣體和C₂氣體。

（1） C₂氣體是______（填化學式）。
（2）請寫出陽極反應的電極方程式                                .
（3）請簡述陰極室能流出NaOH的濃溶液的原因                         .

Answer 1

（一）（1）Cu²⁺+Fe= Cu+Fe²⁺
（2） Fe+4H⁺+NO^-₃=NO↑+2H₂O+ Fe³⁺
（3）
（4）B
(二)（第一空1分，后兩2空2分）
（1）H₂
（2）4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
（3）在電解的過程中，Na⁺被吸引移向陰極室，c(Na⁺)會增加；H⁺逐漸被消耗，又OH^-受陽離子交換膜的阻礙不能移向陽極室，c(OH^-)也增加，因此陰極室流出氫氧化鈉的濃溶液。

試題分析：分析題意，根據氧化還原反應的先后規律，得出溶液中與鐵反應的離子的先后順序及物質的量分別是n(H⁺)=0.2mol，n(NO₃^-)=0.2mol，n(Fe³⁺)=0.1mol，n(Cu²⁺)=0.1mol,Fe與H⁺ NO₃^-反應的離子方程式為Fe+4 H⁺+ NO₃^-= Fe³⁺+NO↑+2H₂O，計算可知NO₃^-過量，按H⁺計算，此時消耗Fe0.05mol,生成Fe³⁺0.05mol，溶液中共有n(Fe³⁺)=0.15mol，Fe³⁺消耗Fe0.075mol, Cu²⁺消耗Fe0.1mol。
（1） 圖中n(Fe)從0.125mol-0.225 mol段為Cu²⁺與Fe的反應，離子方程式為Fe+ Cu²⁺ =Cu+Fe²⁺
（2）圖中n(Fe)從0-0.05 mol段為Fe與H⁺ NO₃^-反應，離子方程式為Fe+4 H⁺+ NO₃^-= Fe³⁺+NO↑+2H₂O
（3）溶液中n(Fe^3＋)與加入n(Fe)的變化關系0～0.05mol時n(Fe^3＋)由0.1mol增加到0.15mol，然后從0.05～0.125mol n(Fe^3＋)減為0，如圖

（4）反應進行到最后，溶液為硝酸亞鐵的溶液，為證明該溶液中有NO₃^－存在，可向其中加入酸使溶液中存在硝酸，硝酸將亞鐵離子氧化后用KSCN溶液檢驗，若溶液變紅，證明有NO₃^－存在，所以答案選B。
（二）（1）C₂極為電解槽陰極，陽離子放電，所以H⁺放電成為H₂
（2）陽極是陰離子放電，根據溶液中的離子的放電順序，所以是氫氧根離子放電，電極反應方程式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
（3）在電解過程中，陽離子移向陰極，導致c(Na⁺)會增加；H⁺逐漸被消耗，又OH^-受陽離子交換膜的阻礙不能移向陽極室，c(OH^-)也增加，因此陰極室流出氫氧化鈉的濃溶液。