Question

铁是应用最广泛的金属，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，可用离子交换和滴定的方法．实验中称取0.54g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0.40mol/L的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL．计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl_x中，x值：

 

；
（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（C1）=1：2.1，则该洋品中FeCl₃的物质的量分数为

 

．在实验室中，FeCl₂可用铁粉和

 

反应制备，FeCl₃可用铁粉和

 

反应制备；
（3）FeCl₃与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为

 

；
（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与KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为

 

．与MnO₂-Zn电池类似，K₂FeO₄-Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电极反应式为

 

，该电池总反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算,原电池和电解池的工作原理,有关混合物反应的计算

专题：计算题,电化学专题

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，据此计算0.54g FeCl_x中氯离子物质的量计算x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；氯化亚铁用铁和稀酸反应生成，氯化铁可以直接用铁和氯气反应得到；
（3）氯化铁具有氧化性，碘化氢具有还原性，二者发生氧化还原反应生成氯化亚铁和碘单质；
（4）用FeCl₃与KClO在强碱性条件下反应制取K₂FeO₄，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
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，电极反应Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；由产物和电子守恒可知正极反应：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；由正极反应和负极反应合并得到电池总反应式．

解答： 解：（1）n（Cl^-）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.40 mol?L^-1=0.010 mol，则

0.54g

(56+35.5)g/mol

=0.010 mol，解得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）=1：2.1，得到x：y=9：1，氯化铁物质的量分数=

1

1+9

×100%=10%；
在实验室中，FeCl₂可用铁粉和盐酸反应得到，FeCl₃可用铁粉和氯气反应生成，
故答案为：10%；盐酸；氯气；
（3）氯化铁具有氧化性，碘化氢具有还原性，二者发生氧化还原反应生成氯化亚铁和碘单质，反应离子方程式为：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，
故答案为：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；
（4）用FeCl₃与KClO在强碱性条件下反应制取K₂FeO₄，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，正极电极反应式为：①FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；负极发生氧化反应，负极电极反应为：②Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，①×2+②×3得到电池总反应为：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-，
故答案为：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^-．

点评：本题考查滴定计算、混合物计算、离子方程式、原电池的工作原理、电极反应式书写等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，难度中等．