高鐵酸鉀(K2FeO4)是鐵的一種重要化合物,具有極強(qiáng)的氧化性.

(1)將適量K2FeO4溶解于pH=4.74的溶液中,配制成c(FeO42-)=1.0×10-3mol?L-的試樣,將試樣分別置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒溫水浴中,測(cè)定c(FeO42-)隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖1所示.
該實(shí)驗(yàn)的目的是
探究溫度對(duì)FeO42-影響(溫度越高,高鐵酸鉀越不穩(wěn)定)
探究溫度對(duì)FeO42-影響(溫度越高,高鐵酸鉀越不穩(wěn)定)
;FeO42-發(fā)生反應(yīng)的△H
0(填“>”“<”或“=”)
(2)將適量K2FeO4分別溶解于pH=4.74、7.00、11.50的水溶液中,配制成c(FeO42-)=1.0×10-3 mol?L-的試樣,靜置,考察不同初始pH的水溶液對(duì)K2FeO4某種性質(zhì)的影響,其變化圖象見(jiàn)圖2,800min時(shí),在pH=11.50的溶液中,K2FeO4的濃度比在pH=4.74的溶液中高,主要原因是
pH=11.50時(shí)溶液中OHˉ離子濃度大,不利于K2FeO4與水的反應(yīng)正向進(jìn)行
pH=11.50時(shí)溶液中OHˉ離子濃度大,不利于K2FeO4與水的反應(yīng)正向進(jìn)行

(3)電解法是工業(yè)上制備K2FeO4的一種方法.以鐵為陽(yáng)極電解氫氧化鈉溶液,然后在陽(yáng)極溶液中加入KOH,即在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀(K2FeO4),說(shuō)明
同溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小
同溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小
.電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)生成FeO42-,該電極反應(yīng)式為
Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42-+4H2O
Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42-+4H2O

(4)與MnO2-Zn電池類(lèi)似,K2FeO4-Zn也可以組成高鐵電池,K2FeO4在電池中作正極材料,其電極反應(yīng)式為FeO42-+3eˉ+4H2O→Fe(OH)3+5OHˉ,則該電池總反應(yīng)的離子方程式為
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OHˉ
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OHˉ
.如圖3為高鐵酸鉀電池和高能堿性電池放電曲線,由此可得出的高鐵酸鉀電池的優(yōu)點(diǎn)有
放電時(shí)間長(zhǎng)
放電時(shí)間長(zhǎng)
、
工作電壓穩(wěn)定
工作電壓穩(wěn)定
分析:(1)由圖1數(shù)據(jù)可知,溫度越高,相同時(shí)間內(nèi)FeO42-濃度變化越快,高鐵酸鉀溶液平衡時(shí)FeO42-濃度越;溫度越高FeO42-濃度越小,正向反應(yīng)是吸熱反應(yīng);
(2)由圖2數(shù)據(jù)可知,溶液pH越小,相同時(shí)間內(nèi)FeO42-濃度變化越快,高鐵酸鉀溶液平衡時(shí)FeO42-濃度越;高鐵酸鉀在水中的反應(yīng)為4FeO42-+10H2O?4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,堿性越強(qiáng),OH-離子濃度大;
(3)以鐵為陽(yáng)極電解氫氧化鈉溶液,陽(yáng)極電極反應(yīng)為鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng);然后在陽(yáng)極溶液中加入KOH,即在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀(K2FeO4),說(shuō)明同溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度;電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)生成FeO42-,依據(jù)化合價(jià)的變化和電荷守恒書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng);
(4)原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極電極反應(yīng)式為:①FeO42-+3eˉ+4H2O→Fe(OH)3+5OHˉ;負(fù)極電極反應(yīng)為:②Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2;依據(jù)電極反應(yīng)的電子守恒,①×2+②×3合并得到電池反應(yīng)為:3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OHˉ;由圖知高鐵電池比高能堿性電池放電時(shí)間長(zhǎng).
解答:解:(1)由圖1數(shù)據(jù)可知,溫度越高,相同時(shí)間內(nèi)FeO42-濃度變化越快,高鐵酸鉀溶液平衡時(shí)FeO42-濃度越小,溫度越高FeO42-濃度越小,正向反應(yīng)是吸熱反應(yīng);
故答案為:溫度越高,高鐵酸鉀越不穩(wěn)定(或溫度越高,高鐵酸鉀與水反應(yīng)的速率越快);>
(2)由圖2數(shù)據(jù)可知,溶液pH越小,相同時(shí)間內(nèi)FeO42-濃度變化越快,高鐵酸鉀溶液平衡時(shí)FeO42-濃度越小.高鐵酸鉀在水中的反應(yīng)為4FeO42-+10H2O?4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,pH=11.50的溶液中OH-離子濃度大,使上述平衡向左移動(dòng),
FeO42-濃度增大,不利于K2FeO4與水的反應(yīng)正向進(jìn)行;
故答案為:pH=11.50的溶液中OH-離子濃度大,使上述平衡向左移動(dòng),不利于K2FeO4與水的反應(yīng)正向進(jìn)行;
(3)以鐵為陽(yáng)極電解氫氧化鈉溶液,然后在陽(yáng)極溶液中加入KOH,即在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀(K2FeO4),說(shuō)明同溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度。魂(yáng)極是鐵失電子在堿性溶液中發(fā)生氧化反應(yīng)生成FeO42-;電極反應(yīng)為:Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42-+4H2O;
故答案為:同溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度。籉e+8OHˉ-6eˉ=FeO42-+4H2O;
(4)原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極電極反應(yīng)式為:①FeO42-+3eˉ+4H2O→Fe(OH)3+5OHˉ;負(fù)極電極反應(yīng)為:②Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2;依據(jù)電極反應(yīng)的電子守恒,①×2+②×3合并得到電池反應(yīng)為:3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OHˉ;由圖3知高鐵電池比高能堿性電池放電時(shí)間長(zhǎng),工作電壓穩(wěn)定;
故答案為:3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OHˉ;放電時(shí)間長(zhǎng),工作電壓穩(wěn)定;
點(diǎn)評(píng):本題考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、氧化還原反應(yīng)、電解原理的應(yīng)用,原電池的工作原理的應(yīng)用,電極反應(yīng),電極產(chǎn)物的判斷等,難度中等,要求學(xué)生要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力.注意基礎(chǔ)知識(shí)的全面掌握.
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效、多功能水處理劑.下列反應(yīng)可制取K2FeO4:2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,對(duì)于該反應(yīng),下列說(shuō)法正確的是( 。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

化學(xué)已經(jīng)滲透到人類(lèi)生活的各個(gè)方面,下列說(shuō)法不正確的是( 。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

化學(xué)已滲透人類(lèi)生活的各個(gè)方面.下列說(shuō)法不正確的是(  )

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

鐵、銅及其化合物在生活、生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)黃鐵礦(FeS2,其中S為-1價(jià))是生產(chǎn)硫酸和冶煉鋼鐵的重要原料.其中一個(gè)反應(yīng)為3FeS2+8O2
 高溫 
.
 
6SO2+Fe3O4,氧化產(chǎn)物為
SO2、Fe3O4
SO2、Fe3O4
,若有3mol FeS2參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為
32mol
32mol

(2)與明礬相似,硫酸鐵也可用作凈水劑.某自來(lái)水廠用氯氣和綠礬(FeSO4?7H2O)一起凈水,其原理為
Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-
Fe3++3H2O?Fe(OH)3(膠體)+3H+
Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-
Fe3++3H2O?Fe(OH)3(膠體)+3H+
(用離子方程式表示).
(3)①鋼鐵的電化腐蝕簡(jiǎn)單示意圖如右,將該圖稍作修改 即可成為鋼鐵電化學(xué)防護(hù)的簡(jiǎn)單示意圖,請(qǐng)?jiān)谟覉D虛線框內(nèi)作出修改,并用箭頭標(biāo)出電子流動(dòng)方向.
②寫(xiě)出修改前的鋼鐵吸氧腐蝕石墨電極的電極反應(yīng)式
O2+2H2O+4e-=4OH-,
O2+2H2O+4e-=4OH-,

(4)高鐵酸鉀(K2FeO4)可用作凈水劑,也可用于制造高鐵電池.高鐵電池是一種新型可充電電池,與普通高能電池相比,該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓.高鐵電池的總反應(yīng)為
3Zn+2K2FeO4+8H2   3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
該電池放電時(shí)正極反應(yīng)式為
2FeO42-+8H2O+6e-=2Fe(OH)3+10OH-
2FeO42-+8H2O+6e-=2Fe(OH)3+10OH-

用該電池電解100mL 1mol?L-1的AgNO3溶液,當(dāng)電路中通過(guò)0.1mol 電子時(shí),被電解溶液的pH為
0
0
(溶液體積變化忽略不計(jì)).
(5)氧化亞銅是一種半導(dǎo)體材料,常用作制造整流器的材料,還可以用于光照條件下水分解的催化劑和農(nóng)作物的殺菌劑.
用右圖裝置可制得氧化亞銅,試寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式
2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O
2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

HNO2是一種弱酸,且不穩(wěn)定,易分解生成NO和NO2;它能被常見(jiàn)的強(qiáng)氧化劑氧化;在酸性溶液中它也是一種氧化劑,如能把Fe2+氧化成Fe3+.AgNO2是一種難溶于水、易溶于酸的化合物.試回答下列問(wèn)題:
(1)人體正常的血紅蛋白含有Fe2+.若誤食亞硝酸鹽(如NaNO2),則導(dǎo)致血紅蛋白中的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+而中毒,服用維生素C可解毒.下列敘述不正確的是
 
(填序號(hào)).
A.亞硝酸鹽被還原               B.維生素C是還原劑
C.維生素C將Fe3+還原為Fe2+D.亞硝酸鹽是還原劑
(2)下列方法中,不能用來(lái)區(qū)分NaNO2和NaCl的是
 
(填序號(hào)).
A.測(cè)定這兩種溶液的pH
B.分別在兩種溶液中滴加甲基橙
C.在酸性條件下加入KI-淀粉溶液來(lái)區(qū)別
D. 用AgNO3和HNO3兩種試劑來(lái)區(qū)別
(3)某同學(xué)把新制的氯水加到NaNO2溶液中,觀察到氯水褪色,同時(shí)生成NaNO3和HCl,請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式:
 

(4)Fe與過(guò)量稀硫酸反應(yīng)可以制取FeSO4.若用反應(yīng)所得的酸性溶液,將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,要求產(chǎn)物純凈,可選用的最佳試劑是
 
(填序號(hào)).
a.Cl2 b.Fe c.H2O2 d.HNO3
(5)若FeSO4和O2的化學(xué)計(jì)量數(shù)比為2:1,試配平下列方程式:
 
FeSO4+
 
K2O2
 
K2FeO4+
 
K2O+
 
K2SO4+
 
O2
(6)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效的綠色水處理劑,在水中發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體.高鐵酸鉀作為水處理劑發(fā)揮的作用是
 

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