Question

9．某种电池的正极材料，可通过下列方法制得：
①称取一定量的固体铁氧体磁性材料溶于过量盐酸，接着先后加入双氧水和氢氧化钠溶液，静置24h，过滤
②将沉淀加入反应瓶中，加入过量的氢氟酸溶液，80℃恒温加热24ha
③蒸发多余氢氟酸和水，得淡红色FeF₃凝胶
④在干燥箱中，以100℃预处理6h，最后掺入铁氧体磁性材料混合研磨制得正极材料
（1）加入双氧水的作用是H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O（用离子方程式表示）
（2）步骤②的反应瓶材质可能是C（填序号）
A．玻璃　B．陶瓷　C．聚四氟乙烯
（3）加氢氟酸反生反应的化学方程式为Fe（OH）₃+3HF=FeF₃+3H₂O
（4）从安全的角度考虑，在实验室里制三氟化铁时应在通风橱中进行
（5）三氟化铁与Li在固体电解质铁氧体中发生置换反应，产生的电流可供电脑使用，该电池反应的化学方程式为FeF₃+3Li=Fe+3LiF
（6）取上述铁氧体样品溶于足量盐酸，在通入标准状况下672mL C1₂，Fe²⁺恰好被完全氧化成Fe^3十，然后把溶液蒸干，灼烧至恒重得9． 6g固体，则该铁氧体的化学式为2FeO•Fe₂O₃或Fe₄O₅．

Answer 1

分析 （1）H₂O₂与亚铁离子反应生成三价铁离子；
（2）氢氟酸能与玻璃及陶瓷中的二氧化硅反应；
（3）氢氧化钠与三价铁离子反应生成氢氧化铁，再加HF，生成FeF₃和水；
（4）HF属于有毒的气体，则制备三氟化铁时应在通风橱中进行；
（5）三氟化铁与Li发生置换反应生成Fe和LiF；
（6）根据C1₂的物质的量求出亚铁离子的物质的量，根据氧化铁的质量求出Fe元素的总物质的量，n（Fe）-n（Fe²⁺）=n（Fe³⁺），由亚铁离子与铁离子的物质的量之比求出铁氧体中FeO与Fe₂O₃的个数比，据此确定铁氧体的化学式．

解答 解：（1）固体铁氧体磁性材料溶于过量盐酸，所得溶液中含有亚铁离子，接着加入H₂O₂，H₂O₂与亚铁离子反应生成三价铁离子，其反应的离子方程式为：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）步骤②将沉淀加入反应瓶中，加入过量的氢氟酸溶液反应，由于氢氟酸能与玻璃及陶瓷中的二氧化硅反应，所以反应瓶材质应该为聚四氟乙烯，
故答案为：C；
（3）氢氧化钠与三价铁离子反应生成氢氧化铁，再加HF，生成FeF₃和水，则加氢氟酸反生反应的化学方程式为Fe（OH）₃+3HF=FeF₃+3H₂O，
故答案为：Fe（OH）₃+3HF=FeF₃+3H₂O；
（4）HF属于有毒的气体，为了防止中毒，则制备三氟化铁时应在通风橱中进行，故答案为：通风橱；
（5）三氟化铁与Li在固体电解质铁氧体中发生置换反应生成Fe和LiF，该电池反应的化学方程式为FeF₃+3Li=Fe+3LiF，故答案为：FeF₃+3Li=Fe+3LiF；
（6）取上述铁氧体样品溶于足量盐酸，在通入标准状况下672mL C1₂，则氯气的物质的量为0.03mol，
由2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，可知Fe²⁺为0.06mol，则原铁氧体样品中n（FeO）=0.06mol，
把溶液蒸干，灼烧至恒重得9.6g固体为Fe₂O₃，则n（Fe₂O₃）=$\frac{9.6g}{160g/mol}$=0.06mol，则原来溶液中Fe元素共0.06×2=0.12mol，
所以原来溶液中n（Fe³⁺）=n（Fe）-n（Fe²⁺）=0.12mol-0.06mol=0.06mol，则原铁氧体样品中n（Fe₂O₃）=0.06mol×$\frac{1}{2}$=0.03，
所以原铁氧体样品中n（FeO）：n（Fe₂O₃）=0.06mol：0.03mol=2：1，故铁氧体的化学式为2FeO•Fe₂O₃或Fe₄O₅；
故答案为：2FeO•Fe₂O₃或Fe₄O₅．

点评 本题考查了物质制备方案的设计实验，涉及氧化还原反应、方程式的书写、物质的量的有关计算、元素化合物的性质等，题目侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力，题目难度中等．