Question

鐵、銅及其化合物在生活、生產中有廣泛應用．請回答下列問題：
（1）黃鐵礦（FeS₂，其中S為-1價）是生產硫酸和冶煉鋼鐵的重要原料．其中一個反應為3FeS₂+8O₂

高溫  .

6SO₂+Fe₃O₄，氧化產物為

SO₂、Fe₃O₄

，若有3mol FeS₂參加反應，轉移電子的物質的量為

32mol

．
（2）與明礬相似，硫酸鐵也可用作凈水劑．某自來水廠用氯氣和綠礬（FeSO₄?7H₂O）一起凈水，其原理為

Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-
Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺

（用離子方程式表示）．
（3）①鋼鐵的電化腐蝕簡單示意圖如右，將該圖稍作修改 即可成為鋼鐵電化學防護的簡單示意圖，請在右圖虛線框內作出修改，并用箭頭標出電子流動方向．
②寫出修改前的鋼鐵吸氧腐蝕石墨電極的電極反應式

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，

．
（4）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）可用作凈水劑，也可用于制造高鐵電池．高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩定的放電電壓．高鐵電池的總反應為
3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O    3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH
該電池放電時正極反應式為

2FeO₄^2-+8H₂O+6e^-=2Fe（OH）₃+10OH^-

．
用該電池電解100mL 1mol?L^-1的AgNO₃溶液，當電路中通過0.1mol 電子時，被電解溶液的pH為

0

（溶液體積變化忽略不計）．
（5）氧化亞銅是一種半導體材料，常用作制造整流器的材料，還可以用于光照條件下水分解的催化劑和農作物的殺菌劑．
用右圖裝置可制得氧化亞銅，試寫出陽極的電極反應式

2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根據化合價判斷氧化劑和還原劑；根據電子得失，得出SO₂與電子數的關系；
（2）根據氯氣能將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，以及Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃膠體可以凈水；
（3）①根據金屬的防護方法；②根據吸氧腐蝕寫出正極的電極反應；
（4）先寫出負極的電極反應，利用總反應-負極的電極反應=正極的電極反應；根據電極反應來計算；
（5）根據銅作陽極以及信息來解答；

解答：解：（1）反應3FeS₂+8O₂ 

高溫  .

Fe₃O₄+6SO₂，前后各元素化合價的變化情況如下：
       Fe：+2→+3，化合價升高；S：-1→+4，化合價升高；
       O：0→-2，化合價降低；
   因此，在反應中FeS₂還原劑，O₂是氧化劑，Fe₂O₃既是氧化產物也是還原產物，SO₂既是氧化產物也是還原產物，在上述反應中共轉移32個電子，有3molFeS₂參加反應，轉移電子的物質的量為32mol；故答案為：SO₂、Fe₃O₄、32mol；
（2）因氯氣能將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，以及Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃膠體可以凈水，故答案為：Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-
Fe³⁺+3H₂O Fe（OH）₃+3H⁺；
（3）①根據犧牲陽極的陰極保護法可知：需要保護的金屬作陰極，如圖所表示：

②吸氧腐蝕的正極的電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（4）負極的電極反應：3Zn+6OH^-=3Zn（OH）₂，正極的電極反應：2FeO₄^2-+8H₂O+6e^-=2Fe（OH）₃+10OH^-，
故答案為：2FeO₄^2-+8H₂O+6e^-=2Fe（OH）₃+10OH^-；
 陽極的電極反應：40H^--4e^-=2H₂0+O₂↑
                   0.1mol   0.1mol 
所以產生的H⁺的物質的量為 0.1mol，其物質的量濃度為1mol/L，所以PH=0，故答案為：0；
（5）銅作陽極，生成了Cu₂O，陽極的電極反應式：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O，故答案為：2Cu-2e^-+2OH^-=Cu₂O+H₂O．

點評：本題考查的知識點較多，有一定的難度，注意基礎知識的積累．