Question

14．金屬鐵是應(yīng)用廣泛，鐵的鹵化物、氧化物以及高價(jià)鐵的含氧酸鹽均為重要化合物．
（1）要確定鐵的某氯化物FeCl_x的化學(xué)式，可利用離子交換和滴定的方法．實(shí)驗(yàn)中稱取3.25g的FeCl_x樣品，溶解后先進(jìn)行陽(yáng)離子交換預(yù)處理，再通過(guò)含有飽和OH^-的陰離子交換柱，使Cl^-和OH^-發(fā)生交換．交換完成后，流出溶液的OH^-用1.0mol•L^-1的鹽酸中和滴定，正好中和時(shí)消耗鹽酸60，0mL．計(jì)算該樣品中氯的物質(zhì)的量，并求出FeCl_x中x的值：3（列出計(jì)算過(guò)程）．
（2）現(xiàn)有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物樣品，采用上述方法測(cè)得n（Fe）：n（Cl）=1：2.8，則該樣品中FeCl₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為80%．
（3）把SO₂氣體通入FeCl₃溶液中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺．
（4）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種強(qiáng)氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料．FeCl₃和KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取K₂FeO₄，其反應(yīng)的離子方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；與MnO₂-Zn電池類似，K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，其中Zn極的電極反應(yīng)式為3Zn-6e^-+6OH^-=3Zn（OH）₂，K₂FeO₄的電極反應(yīng)式為2FeO₄^2-+6e^-+8H₂O=2Fe（OH）₃+10OH^-．

Answer 1

分析 （1）由離子交換關(guān)系，氫氧根離子物質(zhì)的量等于氯離子物質(zhì)的量等于氫離子物質(zhì)的量，再計(jì)算Fe原子物質(zhì)的量，根據(jù)Fe、Cl原子數(shù)目之比計(jì)算x的值；
（2）根據(jù)元素守恒計(jì)算氯化亞鐵和氯化鐵物質(zhì)的量之比，進(jìn)而計(jì)算氯化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）FeCl₃具有氧化性，再溶液中將二氧化硫氧化為硫酸，自身還原為亞鐵離子；
（4）用FeCl₃與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)制取K₂FeO₄，氯元素被還原為氯離子，同時(shí)有水生成，配平書(shū)寫(xiě)離子方程式；
K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，負(fù)極為鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）n（Cl）=n（Cl^-）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.06L×1 mol•L^-1=0.06 mol，則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，故答案為：3；
（2）設(shè)混合物中FeCl₂物質(zhì)的量為x，F(xiàn)eCl₃的物質(zhì)的量為y，則（x+y）：（2x+3y）=1：2.8，得到x：y=1：4，氯化鐵物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=$\frac{4}{1+4}$×100%=80%，故答案為：80%；
（3）FeCl₃具有氧化性，再溶液中將二氧化硫氧化為硫酸，自身還原為亞鐵離子，反應(yīng)離子方程式為：SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺，故答案為：SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
（4）用FeCl₃與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)制取K₂FeO₄，氯元素被還原為氯離子，同時(shí)有水生成，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
原電池的正極發(fā)生發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極電極反應(yīng)為：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，正極電極反應(yīng)式為：2FeO₄^2-+6e^-+8H₂O=2Fe（OH）₃+10OH^-，
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；3Zn-6e^-+6OH^-=3Zn（OH）₂；2FeO₄^2-+6e^-+8H₂O=2Fe（OH）₃+10OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查滴定計(jì)算、混合物計(jì)算、離子方程式、原電池等，側(cè)重考查學(xué)生綜合知識(shí)應(yīng)用能力，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)，難度中等．