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(2013•烟台模拟)研究铁及铁的化合物的性质具有重要意义.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:化学作业 时间:2024/05/17 01:34:44
(2013•烟台模拟)研究铁及铁的化合物的性质具有重要意义.
(1)如图(I)是为研究钢铁腐蚀部位与水中O2浓度的关系而设计的装置,该装置化学上称为差异充气电池.实验中观察到电流计指针偏转,B(Fe)极被腐蚀,则A(Fe)极的电极反应式为______.
(2)常温下,铁可在某些强氧化剂溶液中形成钝化膜而被保护.为探究钝化膜的成分,取一小段钝化后的铁片放入稀硫酸中加热,使铁片完全溶解.取1mL溶解液滴入3~5滴KmnO4溶液,观察到溶液紫色逐渐退去,则该反应的离子方程式是______;另取1mL溶解滴入3~5滴KSCN溶液,发现溶液不变色.能否由此推断钝化膜中不含+3价的铁?______(填“能”或“不能”),理由是______(用离子方程式表示).
(3)FeC13溶液与KI溶液混合,离子方程式为______.若要证明该反应为逆反应,某同学设计如下方法:
[方法1]取2mL0.1mol•L-1______溶液(填化学式)于试管中,然后加入0.5mL0.1mol•L-1______溶液(填化学式),充分振荡后,将混合液分成两份.一份加入______溶液(填化学式),若溶液变红色;另一份加入______溶液(填化学式),若溶液变蓝色,证明该反应为可逆反应.
[方法2]设计原电池装置如图(II),测得电流计指针偏转方向是电子的流动方向.开始观察到电流计指针向______(填“A”或“B”)集团,一段时间后,电流计指针不再偏转.此时若要证明电池反应达到平衡状态,可采取的方法及观察到的现象为______.
(1)图(I)是金属的吸氧腐蚀,B(Fe)极被腐蚀,则B(Fe)为负极,A(Fe)是正极,电极反应式为2H2O+O2+4e-═4OH-,(2)Fe2+→Fe3+,铁元素化合价升高1价;MnO4-+→Mn2+,锰元素降低5价,化合价升降最小公倍数为5,故Fe2++系数为5,MnO4- 系数为1,根据元素守恒可知Mn2+与Fe3+系数分别为1、5,根据电荷守恒可知缺项为H+,H+其系数为2+3×5-[2×5-1]=8,根据H元素守恒可知H2O系数是4,所以反应离子方程式为:5Fe2++1MnO4-+8H+=1Mn2++5Fe3++4H2O,Fe3+遇KSCN溶液时溶液为血红色,而Fe2+遇KSCN溶液不变色,发现溶液不变色,说明溶液中无Fe3+,但不能由此推断钝化膜中不含+3价的铁,因为Fe能与Fe3+反应生成Fe2+:Fe+2Fe3+=3Fe2+
故答案为:2H2O+O2+4e-═4OH-;5Fe2++1MnO4-+8H+=1Mn2++5Fe3++4H2O;不能;Fe+2Fe3+=3Fe2+
(3)Fe3+具有氧化性,I-具有还原性,两者发生氧化还原反应:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,故答案为:2Fe3++2I-=2Fe2++I2
[方法1]实验探究反应2Fe3++2I-=2Fe2++I2的可逆性,5mL 0.1mol•L-1KI溶液倒入试管,并滴加0.1mol•L-1FeCl3溶液5~6滴,KI过量,若反应为可逆反应,Fe3+遇KSCN溶液时溶液为血红色,淀粉遇单质碘溶液变蓝色,故答案为:KI;FeCl3;KSCN;淀粉;
[方法2]2Fe3++2I-=2Fe2++I2结合原电池原理可知:A中的石墨棒为正极,B中的石墨棒为负极,电子的流动方向是从B流向A,而计指针偏转方向是电子的流动方向,所以电流计指针向A;根据生成物的浓度增大,平衡逆向移动,电流计指针偏转方向相反,所以向A中加入FeCl2晶体,电流计指针偏向B,即证明电池反应达到平衡状态,故答案为:A;向A中加入FeCl2晶体,电流计指针偏向B.