Question

鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬，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，可用離子交換和滴定的方法．實(shí)驗(yàn)中稱取0.54g FeCl_x樣品，溶解后先進(jìn)行陽離子交換預(yù)處理，再通過含有飽和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0.40mol?L^-1的鹽酸滴定，滴至終點(diǎn)時(shí)消耗鹽酸25.0mL．計(jì)算該樣品中氯的物質(zhì)的量，并求出FeCl_x中的x值：

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

0.54g

56+35.5x

×x=0.010mol，x=3

（列出計(jì)算過程）
（2）現(xiàn)有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物的樣品，采用上述方法測(cè)得n（Fe）﹕n（Cl）=1﹕2.1，則該樣品中FeCl₃的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為

10%

．在實(shí)驗(yàn)室中，F(xiàn)eCl₂可用鐵粉和

鹽酸

反應(yīng)制備，F(xiàn)eCl₃可用鐵粉和

氯氣

反應(yīng)制備；
（3）FeCl₃與氫碘酸反應(yīng)時(shí)可生成棕色物質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式為

2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂

．
（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)可生成K₂FeO₄，其反應(yīng)的離子方程式為

2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O

．與MnO₂-Zn電池類似，K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為

FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-

．該電池總反應(yīng)的離子方程式為

3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)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，依據(jù)0.54g FeCl_x中氯離子物質(zhì)的量計(jì)算x值；
（2）依據(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)一步計(jì)算氯化鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)；氯化亞鐵用鐵和稀酸反應(yīng)生成，氯化鐵可以直接用鐵和氯氣反應(yīng)得到；
（3）氯化鐵具有氧化性碘化氫具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化亞鐵和碘單質(zhì)；
（4）用FeCl₃與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)制取K₂FeO₄，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．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)，電極反應(yīng)Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依據(jù)產(chǎn)物和電子守恒寫出正極反應(yīng)：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O→Fe（OH）₃+5OHˉ；有正極反應(yīng)和負(fù)極反應(yīng)合并得到電池反應(yīng)．

解答：解：（1）n（Cl）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.40 mol?L^-1=0.010 mol，0.54g FeCl_x樣品中含有氯離子物質(zhì)的量為

0.54g

56+35.5x

×x=0.010 mol，解得x=3，
故答案為：n（Cl）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.40 mol?L^-1=0.010 mol，

0.54g

56+35.5x

×x=0.010 mol，x=3；
（2）FeCl₂和FeCl₃的混合物的樣品中FeCl₂物質(zhì)的量為x，F(xiàn)eCl₃的物質(zhì)的量為y，則（x+y）：（2x+3y）=1：2.1，得到x：y=9：1，氯化鐵物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=

1

9+1

×100%=10%；
在實(shí)驗(yàn)室中，F(xiàn)eCl₂可用鐵粉和鹽酸反應(yīng)得到，F(xiàn)eCl₃可用鐵粉和氯氣反應(yīng)生成，故答案為：10%；鹽酸；氯氣；
（3）氯化鐵具有氧化性碘化氫具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化亞鐵和碘單質(zhì)，反應(yīng)離子方程式為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，故答案為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；
（4）用FeCl₃與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)制取K₂FeO₄，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極電極反應(yīng)式為：①FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；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+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-，
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-．

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)，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，混合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，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)解決問題的能力．注意基礎(chǔ)知識(shí)的全面掌握．