(北京高考第28题)28.(15分)用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液,通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极,在不同电压(x)下电解pH=1的0.1mol/L的FeCl2溶液,研究废液再生机理。记录如下(a、b、c代表电压数值):
序号 | 电压/V | 阳极现象 | 检验阳极产物 |
I | x≥a | 电极附近出现黄色, 有气泡产生 | 有Fe3+、有Cl2 |
II | a>x≥b | 电极附近出现黄色, 无气泡产生 | 有Fe3+、无Cl2 |
III | b>x>0 | 无明显变化 | 无Fe3+、无Cl2 |
(1)用KSCN检验出Fe3+的现象是_______________________。
(2)I中,Fe3+产生的原因可能是Cl—在阳极放电,生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应:
____________________________________________________。
(3)由II推测,Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电,原因是Fe2+具有_________性。
(4)II中虽未检验出Cl2,但Cl—在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验,记录如下:
序号 | 电压/V | 阳极现象 | 检验阳极产物 |
IV | a>x≥c | 无明显变化 | 有Cl2 |
V | c>x≥b | 无明显变化 | 无Cl2 |
①NaCl的浓度是_________mol/L
②IV中检测Cl2的实验方法______________________________________________。
③与II对比,得出的结论(写出两点):_____________________________________________。
【答案】(15分)(1)溶液变红
(2)2Cl—-2e— =Cl2↑Cl2+2Fe2+=2Cl—+2Fe3+
(3)还原
(4)①0.2
②取少量阳极附近的溶液,滴在淀粉KI试纸上,试纸变蓝
③通过控制电压,证实了产生Fe3+的两种原因都成立;通过控制电压,验证了Fe2+先于Cl-放电
【解析】这道题源于去年福建省、天津高考考查电解氯化亚铁溶液。它们给的标准答案是2Fe2++ 2H+=2Fe3++H2↑。当时我提出疑问:http://blog.sina.com.cn/s/blog_484d31660101aw5y.html
2013年高考福建化学中考查到了氯化亚铁溶液的电解(23题最后一问),同时天津高考化学第9题也有涉及,电解氯化亚铁溶液的电极反应是如何写的呢?
解释一:阴极:2H++2e-===H2↑
阳极:Fe2+-e-===Fe3+
总反应为:2Fe2++ 2H+==2Fe3++ H2↑
因为Fe2+的还原性强于Cl—,所以阳极Fe2+放电,变成Fe3+。
解释二:阴极:2H++2e-===H2↑
阳极:2Cl—-2e-===Cl2↑
2Fe2++ Cl2===2Fe3++ 2Cl—
两个反应叠加得出阳极反应是Fe2+-e-===Fe3+
因为阴离子流向阳极,阳极肯定是Cl—放电,生成Cl2,Cl2再氧化Fe2+变成Fe3+。
虽然它们最后答案一样,其实本质不同,这两种不同的解释区别就在阳极是哪种离子放电,观点一认为是Fe2+,观点二认为是Cl—,答案是哪一个?你说呢?
今年北京高考命题专家通过实验探究给出了答案:这两种离子的放电顺序与电压有关。电压较大时有Cl2产生,说明电压较大时Cl-放电;电压较小时没有Cl2产生,说明在电压较小的时候,Cl-没有放电,即Fe2+放电变为Fe3+。