Question

20．鐵及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化可用下式表示：Fe²⁺$?_{④}^{①}$Fe³⁺$?_{③}^{②}$FeO${\;}_{4}^{2-}$（高鐵酸根離子）回答下列有關問題：（1）檢驗硫酸鐵溶液中是否存在Fe²⁺的方法是將適量的硫酸鐵溶液置于潔凈的試管中，滴加幾滴高錳酸鉀溶液，充分反應后，溶液紫色退去，則證明其中含有亞鐵離子，否則不含．
（2）干法制備高鐵酸鈉的主要反應為2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑
該反應中的還原劑是FeSO₄、Na₂O₂，每生成l mol Na₂FeO₄轉(zhuǎn)移5mol電子．
（3）濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的反應體系中有六種微粒：Fe（OH）₃、ClO^-、OH^-、FeO₄^2-、Cl^-、H₂O．
①寫出并配平濕法制高鐵酸鉀的離子反應方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
②若反應過程中轉(zhuǎn)移了0.3mol電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為0.15mol．

Answer 1

分析 （1）檢驗鐵離子可以使用硫氰化鉀溶液，檢驗亞鐵離子，若溶液中存在鐵離子，無法使用硫氰化鉀溶液檢驗，但可以利用亞鐵離子具有還原性進行檢驗，如使用高錳酸鉀溶液，高錳酸鉀溶液褪色，證明溶液中存在亞鐵離子，據(jù)此進行解答；
（2）所含元素化合價升高的反應物是還原劑，反應中化合價升高的元素有Fe、O元素，計算生成氧氣物質(zhì)的量，再根據(jù)Fe元素、O元素化合價變化計算轉(zhuǎn)移電子；
（3）①濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄），則FeO₄^2-為產(chǎn)物，F(xiàn)e（OH）₃為反應物，化合價升高總共3價，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，ClO^-為反應物，Cl^-為生成物，化合價降低共2將，化合價升降最小公倍數(shù)為6，故Fe（OH）₃的系數(shù)為2，F(xiàn)eO₄^2-的系數(shù)為2，ClO^-的系數(shù)為3，Cl^-的系數(shù)為3，根據(jù)電荷守恒可知，OH^-為反應物，系數(shù)為4，由元素守恒可知H₂O為生成物，其系數(shù)為5；
②根據(jù)Fe元素化合價變化計算轉(zhuǎn)移電子，還原產(chǎn)物為Cl^-，根據(jù)Cl元素化合價變化計算生成Cl^-的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）亞鐵離子具有還原性，滴入高錳酸鉀溶液后，高錳酸鉀溶液褪色，說明溶液中存在亞鐵離子，
故答案為：將適量的硫酸鐵溶液置于潔凈的試管中，滴加幾滴高錳酸鉀溶液，充分反應后，溶液紫色退去，則證明其中含有亞鐵離子，否則不含；
（2）所含元素化合價升高的反應物是還原劑，反應中化合價升高的元素有Fe、O元素，故還原劑為FeSO₄、Na₂O₂，由方程式可知，每生成l mol Na₂FeO₄同時生成0.5mol氧氣，則轉(zhuǎn)移電子為1mol×（6-2）=0.5mol×2×[0-（-1）]=5mol，
故答案為：FeSO₄、Na₂O₂；5；
（3）①濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄），則FeO₄^2-為產(chǎn)物，F(xiàn)e（OH）₃為反應物，化合價升高總共3價，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，ClO^-為反應物，Cl^-為生成物，化合價降低共2將，化合價升降最小公倍數(shù)為6，故Fe（OH）₃的系數(shù)為2，F(xiàn)eO₄^2-的系數(shù)為2，ClO^-的系數(shù)為3，Cl^-的系數(shù)為3，根據(jù)電荷守恒可知，OH^-為反應物，系數(shù)為4，由元素守恒可知H₂O為生成物，其系數(shù)為5，離子方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
②反應中Fe元素化合價變化由+3價升高為+6，故每生成1mol FeO₄^2-轉(zhuǎn)移電子，1mol×（6-3）=3mol，由于還原產(chǎn)物為Cl^-，若反應過程中轉(zhuǎn)移了0.3mol電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為$\frac{0.3mol}{1-（-1）}$=0.15mol，
故答案為：0.15mol．

點評 本題考查氧化還原反應計算與配平、物質(zhì)的分離提純等，（2）為易錯點，注意過氧化鈉中氧元素的化合價的變化，注意根據(jù)元素化合價理解．