Question

14．金属铁是应用广泛，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物．
（1）要确定铁的某氯化物FeCl_x的化学式，可利用离子交换和滴定的方法．实验中称取3.25g的FeCl_x样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH^-的阴离子交换柱，使Cl^-和OH^-发生交换．交换完成后，流出溶液的OH^-用1.0mol•L^-1的盐酸中和滴定，正好中和时消耗盐酸60，0mL．计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl_x中x的值：3（列出计算过程）．
（2）现有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物样品，采用上述方法测得n（Fe）：n（Cl）=1：2.8，则该样品中FeCl₃的物质的量分数为80%．
（3）把SO₂气体通入FeCl₃溶液中，发生反应的离子方程式为SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺．
（4）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料．FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；与MnO₂-Zn电池类似，K₂FeO₄-Zn也可以组成碱性电池，其中Zn极的电极反应式为3Zn-6e^-+6OH^-=3Zn（OH）₂，K₂FeO₄的电极反应式为2FeO₄^2-+6e^-+8H₂O=2Fe（OH）₃+10OH^-．

Answer 1

分析 （1）由离子交换关系，氢氧根离子物质的量等于氯离子物质的量等于氢离子物质的量，再计算Fe原子物质的量，根据Fe、Cl原子数目之比计算x的值；
（2）根据元素守恒计算氯化亚铁和氯化铁物质的量之比，进而计算氯化铁质量分数；
（3）FeCl₃具有氧化性，再溶液中将二氧化硫氧化为硫酸，自身还原为亚铁离子；
（4）用FeCl₃与KClO在强碱性条件下反应制取K₂FeO₄，氯元素被还原为氯离子，同时有水生成，配平书写离子方程式；
K₂FeO₄-Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，负极为锌失电子发生氧化反应．

解答 解：（1）n（Cl）=n（Cl^-）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.06L×1 mol•L^-1=0.06 mol，则m（Fe）=3.25g-0.06 mol×35.5g•mol^-1=1.12g，故 n（Fe）=1.12g÷56g•mol^-1=0.02 mol，所以 n（Fe）：n（Cl）=0.02：0.06=1：3，即x=3，故答案为：3；
（2）设混合物中FeCl₂物质的量为x，FeCl₃的物质的量为y，则（x+y）：（2x+3y）=1：2.8，得到x：y=1：4，氯化铁物质的量分数=$\frac{4}{1+4}$×100%=80%，故答案为：80%；
（3）FeCl₃具有氧化性，再溶液中将二氧化硫氧化为硫酸，自身还原为亚铁离子，反应离子方程式为：SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺，故答案为：SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
（4）用FeCl₃与KClO在强碱性条件下反应制取K₂FeO₄，氯元素被还原为氯离子，同时有水生成，反应的离子方程式为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
原电池的正极发生发生还原反应，负极发生氧化反应，负极电极反应为：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，正极电极反应式为：2FeO₄^2-+6e^-+8H₂O=2Fe（OH）₃+10OH^-，
故答案为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；3Zn-6e^-+6OH^-=3Zn（OH）₂；2FeO₄^2-+6e^-+8H₂O=2Fe（OH）₃+10OH^-．

点评 本题考查滴定计算、混合物计算、离子方程式、原电池等，侧重考查学生综合知识应用能力，需要学生具备扎实的基础，难点是电极反应式书写，难度中等．