Question

1．金屬鐵是應用廣泛，鐵的鹵化物、氧化物以及高價鐵的含氧酸鹽均為重要化合物．
（1）要確定鐵的某氯化物FeCl_x的化學式，可利用離子交換和滴定的方法．實驗中稱取3.25g的FeCl_x樣品，溶解后先進行陽離子交換預處理，再通過含有飽和OH^-的陰離子交換柱，使Cl^-和OH^-發(fā)生交換．交換完成后，流出溶液的OH^-用1.0mol•L^-1的鹽酸中和滴定，正好中和時消耗鹽酸60.0mL．計算該樣品中氯的物質的量，并求出FeCl_x中x的值：n（Cl）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.80 mol•L^-1=0.020 mol，1.08g FeCl_x樣品中含有氯離子物質的量為$\frac{1.08g}{（56+35.5x）g/mol}$mol，解得x=3（列出計算過程）．
（2）現有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物樣品，采用上述方法測得n（Fe）：n（Cl）=1：2.8，則該樣品中FeCl₃的物質的量分數為80%．
（3）把SO₂氣體通入FeCl₃溶液中，發(fā)生反應的離子方程式為SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺．
（4）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種強氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料．FeCl₃和KClO在強堿性條件下反應可制取K₂FeO₄，其反應的離子方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；與MnO₂-Zn電池類似，K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，其中Zn極的電極反應式為3Zn-6e^-+6OH^-=3Zn（OH）₂，K₂FeO₄的電極反應式為2FeO₄^2-+6e^-+8H₂O=2Fe（OH）₃+10OH^-．

Answer 1

分析 （1）根據離子交換關系中n（OH^-）=n（Cl^-）=n（H⁺），再根據1.08g FeCl_x中氯離子物質的量計算x值；
（2）根據元素守恒計算氯化亞鐵和氯化鐵物質的量之比，進而計算氯化鐵質量分數；
（3）SO₂與FeCl₃溶液反應生成亞鐵離子和硫酸根離子；
（4）用FeCl₃與KClO在強堿性條件下反應制取K₂FeO₄，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，負極為鋅失電子發(fā)生氧化反應．

解答 解：（1）n（Cl）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.80 mol•L^-1=0.020 mol，1.08g FeCl_x樣品中含有氯離子物質的量為$\frac{1.08g}{（56+35.5x）g/mol}$mol，解得x=3，
故答案為：n（Cl）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.80 mol•L^-1=0.020 mol，1.08g FeCl_x樣品中含有氯離子物質的量為$\frac{1.08g}{（56+35.5x）g/mol}$mol，解得x=3；
（2）設混合物中FeCl₂物質的量為x，FeCl₃的物質的量為y，則（x+y）：（2x+3y）=1：2.8，得到x：y=1：4，氯化鐵物質的量分數=$\frac{4}{1+4}$×100%=80%，
故答案為：80%；
（3）SO₂與FeCl₃溶液反應生成亞鐵離子和硫酸根離子，則反應的離子方程式為：SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
故答案為：SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
（4）用FeCl₃與KClO在強堿性條件下反應制取K₂FeO₄，反應的離子方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
原電池的正極發(fā)生發(fā)生還原反應，正極電極反應式為：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；負極發(fā)生氧化反應，負極電極反應為：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-．

點評 本題考查滴定計算、離子方程式、原電池的工作原理、電極反應式書寫等，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．