Question

19．铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用．请回答下列问题：
（1）黄铁矿（主要成分为FeS₂）是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料．高温下可发生反应：3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃O₄该过程中若有1.5mol FeS₂参加反应，则反应过程中转移16mol电子．
（2）氯化铁溶液显酸性，原因是Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺（离子方程式解释），用惰性电极电解氯化铁溶液之初，阳极电极反应式为：Cl^--2e^-=Cl₂↑．
（3）K₂FeO₄可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂．原因是：+6价的铁具有强氧化性可以杀菌消毒，其还原产物Fe³⁺水解生成氢氧化铁胶体净水．目前，人们针对K₂FeO₄的稳定性进行了大量的探索，并取得了一定的进展．下列物质中有可能提高化合物K₂FeO₄水溶液稳定性的是B
A．亚硫酸钠B．KOHC．醋酸D．Fe（NO₃）₃
（4）K₂FeO₄与Zn组成新型二次电池高铁电池，电解液为碱溶液，其反应式为：3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH$?_{放电}^{充电}$3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O
放电时电池的负极反应式为Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂；充电时电解液的pH减小（填“增大”“减小”或“不变”之一）．

Answer 1

分析 （1）3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃O₄中，Fe、S元素的化合价升高，O元素的化合价降低；
（2）氯化铁溶液中，铁离子部分水解，溶液显示酸性；用惰性电极电解氯化铁溶液之初，阳极电极反应式为氯离子失电子放出氯气；
（3）K₂FeO₄中铁元素化合价为+6价，价态高，+6价的Fe元素易得电子表现出强氧化性，可杀菌消毒；还原产物Fe元素为+3价，在水中形成Fe（OH）₃胶体，可吸附水中悬浮物并可使泥沙聚沉；在常温和干燥的条件下，化合物K₂FeO₄可以稳定的存在，但它在水溶液中不稳定等分析如何提高K₂FeO₄水溶液稳定性；
（4）Zn元素的化合价升高，放电时负极上Zn失去电子；由电池反应可知，充电时消耗KOH．

解答 解：（1）3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃O₄中，Fe、S元素的化合价升高，O元素的化合价降低，1.5molFeS₂参加反应，则消耗氧气为4mol，由O元素的化合价变化可知，转移的电子为4mol×2×（2-0）=16mol，故答案为：16；
（2）氯化铁溶液中，铁离子结合水电离的氢氧根离子生成氢氧化铁，溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子，溶液显示酸性，铁离子水解的方程式为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，用惰性电极电解氯化铁溶液之初，阳极电极反应式为氯离子失电子放出氯气，反应式为Cl^--2e^-=Cl₂↑；
故答案为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；Cl^--2e^-=Cl₂↑
（3）K₂FeO₄中铁元素化合价为+6价，价态高，易得电子，表现强氧化性，+6价的Fe元素易得电子表现出强氧化性，可杀菌消毒，还原产物Fe元素为+3价，在水中形成Fe（OH）₃胶体，可吸附水中悬浮物并可使泥沙聚沉，
A．亚硫酸钠具有还原性，会被高铁酸钾氧化，故A错误；
B．高铁酸钾在碱性条件下生成，故B正确；
C．高铁酸钾在水溶液中不稳定，与酸反应，故C错误；
D．在常温和干燥的条件下，高铁酸钾可以稳定的存在，但它在水溶液中不稳定，故D错误；
故答案为：+6价的铁具有强氧化性可以杀菌消毒，其还原产物Fe³⁺水解生成氢氧化铁胶体净水；B；
（4）Zn元素的化合价升高，放电时负极上Zn失去电子，电极反应为Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂，由电池反应可知，充电时消耗KOH，则pH减小，
故答案为：Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂；减小．

点评 本题为小综合，涉及氧化还原反应、盐的水解反应及原电池原理，把握反应中元素的化合价变化及发生的氧化反应为解答的关键，注意原电池与氧化还原反应的关系，题目难度不大．