Question

16．鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬，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0.54g的FeCl_x樣品，溶解后先進行陽離子交換預(yù)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0.40mol•L^-1的鹽酸滴定，滴至終點時消耗鹽酸25.0mL．計算該樣品中氯的物質(zhì)的量，并求出FeCl_x中x的值：3（列出計算過程）．
（2）現(xiàn)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）=1：2.1，則該樣品中FeCl₃的物質(zhì)的量分數(shù)為10%．在實驗室中，F(xiàn)eCl₂可用鐵粉和鹽酸反應(yīng)制備，F(xiàn)eCl₃可用鐵粉和氯氣反應(yīng)制備．
（3）FeCl₃與氫碘酸反應(yīng)時可生成棕色物質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂．
（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(yīng)可制取K₂FeO₄，其反應(yīng)的離子方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．與MnO₂Zn電池類似，K₂FeO₄Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-，該電池總反應(yīng)的離子方程式為3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-．

Answer 1

分析 （1）由離子交換關(guān)系，氫氧根離子物質(zhì)的量等于氯離子物質(zhì)的量等于氫離子物質(zhì)的量，據(jù)此計算0.54g FeCl_x中氯離子物質(zhì)的量，進而計算x值；
（2）根據(jù)元素守恒計算氯化亞鐵和氯化鐵物質(zhì)的量之比，進而計算氯化鐵質(zhì)量分數(shù)；
（3）鐵離子氧化碘離子成碘單質(zhì)的反應(yīng)；
（4）用FeCl₃與KClO在強堿性條件下反應(yīng)制取K₂FeO₄，氯元素被還原為氯離子，同時有水生成，配平書寫離子方程式；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(yīng)，電極反應(yīng)Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依據(jù)產(chǎn)物和電子守恒寫出正極反應(yīng)：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O→Fe（OH）₃+5OHˉ；有正極反應(yīng)和負極反應(yīng)合并得到電池反應(yīng)．

解答 解：（1）n（Cl）=n（Cl^-）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.40 mol•L^-1=0.010 mol，則$\frac{0.54g}{（56+35.5x）g/mol}$=0.010 mol，解得x=3，
故答案為：3；
（2）設(shè)混合物中FeCl₂物質(zhì)的量為x，F(xiàn)eCl₃的物質(zhì)的量為y，則（x+y）：（2x+3y）=1：2.1，得到x：y=9：1，氯化鐵物質(zhì)的量分數(shù)=$\frac{1}{1+9}$×100%=10%，在實驗室中，F(xiàn)eCl₂可用鐵粉和鹽酸反應(yīng)，鐵與氯氣反應(yīng)，故答案為：10%；鹽酸；氯氣；
（3）FeCl₃與氫碘酸反應(yīng)就是鐵離子氧化碘離子成碘單質(zhì)的反應(yīng)，離子方程式為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，故答案為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；
（4）用FeCl₃與KClO在強堿性條件下反應(yīng)制取K₂FeO₄，氯元素被還原為氯離子，同時有水生成，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
原電池的負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極電極反應(yīng)式為：①FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；負極電極反應(yīng)為：②Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依據(jù)電極反應(yīng)的電子守恒，①×2+②×3合并得到電池反應(yīng)為：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-，
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 本題考查了氧化還原反應(yīng)、原電池的工作原理的應(yīng)用、電極反應(yīng)式的書寫等，題目難度中等，熟悉氧化還原反應(yīng)的規(guī)律、原電池的工作原理是解題關(guān)鍵，注意培養(yǎng)閱讀材料獲取信息的能力．