Question

16．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）不僅是一種理想的水處理劑，而且高鐵電池的研制也在進(jìn)行中．如圖甲是高鐵電池的實(shí)驗(yàn)裝置：已知放電后，兩極得到鐵的相同價態(tài)的化合物．
（1）該電池放電時正極發(fā)生的電極反應(yīng)是FeO₄^2-+4H₂O+3e^-═Fe（OH）₃↓+5OH^-．
（2）若該電池屬于二次電池，則充電時陰極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為Fe（OH）₃+3e^-=Fe+3OH^-．
（3）已知鹽橋中含有飽和KCl溶液，放電時，鹽橋的作用是形成閉合電路．此鹽橋中陰離子的運(yùn)行方向是左池到右池；若用某種高分子材料制成隔膜代替鹽橋，該隔膜允許通過的離子是K⁺和H⁺．
（4）在化學(xué)分析中采用K₂CrO₄為指示劑，以AgNO₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液中的Cl^-，利用Ag⁺與CrO₄^2-生成磚紅色沉淀，指示到達(dá)滴定終點(diǎn)．當(dāng)溶液中Cl^-恰好完全沉淀（濃度等于1.0×10^-5 mol•L^-1）時，溶液中c（Ag⁺）為2.0×10^-5mol•L^-1，此時溶液中c（CrO₄^2-）等于5.0×10^-3 mol•L^-1．（已知Ag₂CrO₄、AgCl的K_sp分別為2.0×10^-12和2.0×10^-10）．

Answer 1

分析 根據(jù)電池裝置，F(xiàn)e做負(fù)極放電，正極上高鐵酸鉀發(fā)生還原反應(yīng)，均生成相同價態(tài)的化合物，高鐵酸鉀的氧化性很強(qiáng)，能夠生成三價鐵．
（1）FeO₄^2-在正極得電子生成Fe³⁺；
（2）充電時Fe（OH）₃在陰極得電子生成Fe；
（3）鹽橋可起到平衡電荷，構(gòu)成閉合回路的作用；放電時鹽橋中陰離子由左池到右池；用某種高分子材料制成隔膜代替鹽橋，該隔膜只允許通過的離子有K⁺和H⁺；
（4）當(dāng)溶液中Cl^-完全沉淀時，即c（Cl^-）=1.0×10^-5mol/L，依據(jù)Ksp（AgCl）=2.0×10^-10，計(jì)算得到c（Ag⁺）=$\frac{Ksp（AgCl）}{c（Cl{\;}^{-}）}$，依據(jù)計(jì)算得到的銀離子濃度和溶度積常數(shù)計(jì)算此時溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（Ag{\;}_{2}CrO{\;}_{4}）}{c{\;}^{2}（Ag{\;}^{+}）}$．

解答 解：（1）FeO₄^2-在正極得電子生成Fe³⁺，生成其電極反應(yīng)式為：FeO₄^2-+4H₂O+3e^-═Fe（OH）₃↓+5OH^-；故答案為：FeO₄^2-+4H₂O+3e^-═Fe（OH）₃↓+5OH^-；
（2）充電時Fe（OH）₃在陰極得電子生成Fe，其電極反應(yīng)式為：Fe（OH）₃+3e^-=Fe+3OH^-，故答案為：Fe（OH）₃+3e^-=Fe+3OH^-；
（3）鹽橋中陰離子移向負(fù)極移動，鹽橋起的作用是使兩個半電池連成一個通路，使兩溶液保持電中性，起到平衡電荷，構(gòu)成閉合回路，放電時鹽橋中陰離子由左池到右池；用某種高分子材料制成隔膜代替鹽橋，該隔膜只允許通過的離子有K⁺和H⁺，
故答案為：形成閉合電路；左池到右池；K⁺和H⁺；
（4）當(dāng)溶液中Cl^-完全沉淀時，即c（Cl^-）=1.0×10^-5mol/L，依據(jù)Ksp（AgCl）=2.0×10^-10，計(jì)算得到c（Ag⁺）=$\frac{Ksp（AgCl）}{c（Cl{\;}^{-}）}$=$\frac{2.0×10{\;}^{-10}}{1.0×10{\;}^{-5}}$=2.0×10^-5mol/L
此時溶液中c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp（Ag{\;}_{2}CrO{\;}_{4}）}{c{\;}^{2}（Ag{\;}^{+}）}$=$\frac{2.0×10{\;}^{-12}}{（2.0×10{\;}^{-5}）{\;}^{2}}$=5.0×10^-3mol/L，
故答案為：2.0×10^-5 ；5.0×10^-3．

點(diǎn)評 本題考查了工業(yè)上制備K₂FeO₄的常用方法以及溶度積常數(shù)的計(jì)算的知識，側(cè)重考查物質(zhì)制備方法的分析應(yīng)用，掌握化學(xué)電池工作原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．