Question

16．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，可利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^-1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）=1：2.1，则该样品中FeCl₃的物质的量分数为10%．在实验室中，FeCl₂可用铁粉和盐酸反应制备，FeCl₃可用铁粉和氯气反应制备．
（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2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂．
（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MnO₂Zn电池类似，K₂FeO₄Zn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FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-，该电池总反应的离子方程式为3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-．

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，据此计算0.54g FeCl_x中氯离子物质的量，进而计算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；
（3）铁离子氧化碘离子成碘单质的反应；
（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，电极反应Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依据产物和电子守恒写出正极反应：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O→Fe（OH）₃+5OHˉ；有正极反应和负极反应合并得到电池反应．

解答 解：（1）n（Cl）=n（Cl^-）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.40 mol•L^-1=0.010 mol，则$\frac{0.54g}{（56+35.5x）g/mol}$=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=$\frac{1}{1+9}$×100%=10%，在实验室中，FeCl₂可用铁粉和盐酸反应，铁与氯气反应，故答案为：10%；盐酸；氯气；
（3）FeCl₃与氢碘酸反应就是铁离子氧化碘离子成碘单质的反应，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，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，
原电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：①FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；负极电极反应为：②Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依据电极反应的电子守恒，①×2+②×3合并得到电池反应为：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 本题考查了氧化还原反应、原电池的工作原理的应用、电极反应式的书写等，题目难度中等，熟悉氧化还原反应的规律、原电池的工作原理是解题关键，注意培养阅读材料获取信息的能力．