Question

4．Ⅰ．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑，比C1₂、O₂、C1O₂、KMnO₄氧化性更強，無二次污染，工業上是先制得高鐵酸鈉，然后在低溫下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和，使高鐵酸鉀析出．
（1）干法制備高鐵酸鈉的主要反應為：2FeSO₄+a Na₂O₂=2Na₂FeO₄+b X+2Na₂SO₄+c O₂↑，該反應中物質X應是Na₂O，b與c的關系是b=2c．
（2）濕法制備高鐵酸鉀反應體系中有六種數粒：Fe（OH）₃、C1O^-、OH^-、FeO₄^2-、C1^-、H₂O．
①寫出并配平濕法制高鐵酸鉀的離子反應方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
②每生成1mol FeO₄^2-轉移3mo1電子，若反應過程中轉移了0.3mo1電子，則還原產物的物質的量為0.15mo1．
Ⅱ．已知：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-．
（3）含有1mol FeI₂和2mol FeBr₂的溶液中通入2mol Cl₂，此時被氧化的離子及其物質的量是n（I^-）=2mol、n（Fe²⁺）=2mol．
（4）若向含a mol FeI₂和b mol FeBr₂的溶液中通入c mol Cl₂，當I^-、Fe²⁺、Br^-完全被氧化時，c為c=$\frac{3（a+b）}{2}$（用含a、b的代數式表示）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）反應中鐵元素由+2價升高到+6價，過氧化鈉中的部分氧由-1價升高到0價，根據氧化還原反應中元素化合價升降規律，過氧化鈉中的另一部分氧一定會由-1價降低到-2價，反應中硫、鐵原子已經守恒，故X只能為Na₂O；根據原子守恒判斷b、c關系；
（2）①高鐵酸鉀是生成物，則Fe（OH）₃是反應物，該反應中Fe元素化合價由+3價變為+6價，則Fe（OH）₃是還原劑，還需要氧化劑參加反應，C1O^-具有強氧化性，所以C1O^-是反應物，生成物是C1^-，Cl元素化合價由+1價變為-1價，轉移電子數為6；
②該反應中Fe元素化合價由+3價升高到+6價，Cl元素化合價由+1價變為-1價，轉移電子數為6，根據轉移電子和高鐵酸根離子之間關系式計算轉移電子物質的量、根據轉移電子和還原產物之間關系式計算還原產物物質的量；
Ⅱ．由2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；2Fe²⁺+Br₂=2Br^-+2Fe³⁺可知，還原性強弱順序是：I^-＞Fe²⁺＞Br^-，向溶液中通入氯氣，氯氣先和碘離子反應，然后再和亞鐵離子反應，最后再和溴離子反應，結合碘化亞鐵、溴化亞鐵的物質的量及氯氣的物質的量、電子守恒進行分析、計算即可．

解答 解：Ⅰ．（1）反應中鐵元素由+2價升高到+6價，過氧化鈉中的部分氧由-1價升高到0價，根據氧化還原反應中元素化合價升降規律，過氧化鈉中的另一部分氧一定會由-1價降低到-2價，反應中硫、鐵原子已經守恒，故X只能為Na₂O，配平后方程式為：2FeSO₄+6Na₂O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，可知b=2c，
故答案為：Na₂O；b=2c；
（2 ） ①高鐵酸鉀是生成物，則Fe（OH）₃是反應物，該反應中Fe元素化合價由+3價變為+6價，則Fe（OH）₃是還原劑，還需要氧化劑參加反應，C1O^-具有強氧化性，所以C1O^-是反應物，生成物是C1^-，Cl元素化合價由+1價變為-1價，轉移電子數為6，溶液在堿性條件下進行，則氫氧化根離子參加反應，生成水，反應方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
②2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O中Fe元素化合價由+3價升高到+6價，則該反應中轉移電子數為6，每生成1mol FeO₄^2-轉移電子物質的量=$\frac{6mol}{2}$=3mol，該反應中還原產物是氯離子，若反應過程中轉移了0.3mo1電子，則還原產物的物質的量=$\frac{0.3mol}{6}$=0.15mol，
故答案為：3；0.15；
Ⅱ．（1）向含有1mol FeI₂和2mol FeBr₂的溶液中通入2mol Cl₂，先發生反應2I^-+Cl₂=I₂+2Cl^-，2mol碘離子完全反應需要氯氣1mol，然后發生反應Cl₂+2Fe ²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺，1mol氯氣反應需要亞鐵離子的物質的量是2mol，溶液中含有3mol亞鐵離子，參加反應的亞鐵離子的物質的量是2mol，所以溶液中還剩余亞鐵離子1mol，所以被氧化的離子是2molI^-、2molFe ²⁺，
故答案為：n（I^-）=2mol、n（Fe²⁺）=2mol；
（2）若向含a mol FeI₂和b mol FeBr₂的溶液中通入c mol Cl₂，當I^-、Fe²⁺、Br^-完全被氧化時，Fe²⁺失去的電子的物質的量為（a+b）mol，I^-失去的電子的物質的量為2amol，Br^-失去的電子的物質的量為2bmol，則共失去3（a+b）mol電子，所以需要氯氣的物質的量為c=$\frac{3（a+b）}{2}$mol，
故答案為：c=$\frac{3（a+b）}{2}$．

點評 本題考查氧化還原反應有關計算，側重考查學生分析計算能力，正確判斷各個物理量之間關系式是解本題關鍵，難點是化學反應方程式的配平，要注意原子守恒、轉移電子守恒及電荷守恒，題目難度不大．