Question

14．金屬鐵是應用廣泛，鐵的鹵化物、氧化物以及高價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的化學式，可利用離子交換和滴定的方法．實驗中稱取3.25g的FeCl_x樣品，溶解后先進行陽離子交換預處理，再通過含有飽和OH^-的陰離子交換柱，使Cl^-和OH^-發生交換．交換完成后，流出溶液的OH^-用1.0mol•L^-1的鹽酸中和滴定，正好中和時消耗鹽酸60，0mL．計算該樣品中氯的物質的量，并求出FeCl_x中x的值：3（列出計算過程）．
（2）現有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物樣品，采用上述方法測得n（Fe）：n（Cl）=1：2.8，則該樣品中FeCl₃的物質的量分數為80%．
（3）把SO₂氣體通入FeCl₃溶液中，發生反應的離子方程式為SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺．
（4）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種強氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料．FeCl₃和KClO在強堿性條件下反應可制取K₂FeO₄，其反應的離子方程式為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極的電極反應式為3Zn-6e^-+6OH^-=3Zn（OH）₂，K₂FeO₄的電極反應式為2FeO₄^2-+6e^-+8H₂O=2Fe（OH）₃+10OH^-．

Answer 1

分析 （1）由離子交換關系，氫氧根離子物質的量等于氯離子物質的量等于氫離子物質的量，再計算Fe原子物質的量，根據Fe、Cl原子數目之比計算x的值；
（2）根據元素守恒計算氯化亞鐵和氯化鐵物質的量之比，進而計算氯化鐵質量分數；
（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在強堿性條件下反應制取K₂FeO₄，氯元素被還原為氯離子，同時有水生成，配平書寫離子方程式；
K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，負極為鋅失電子發生氧化反應．

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）設混合物中FeCl₂物質的量為x，FeCl₃的物質的量為y，則（x+y）：（2x+3y）=1：2.8，得到x：y=1：4，氯化鐵物質的量分數=$\frac{4}{1+4}$×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在強堿性條件下反應制取K₂FeO₄，氯元素被還原為氯離子，同時有水生成，反應的離子方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
原電池的正極發生發生還原反應，負極發生氧化反應，負極電極反應為：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，正極電極反應式為：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^-．

點評 本題考查滴定計算、混合物計算、離子方程式、原電池等，側重考查學生綜合知識應用能力，需要學生具備扎實的基礎，難點是電極反應式書寫，難度中等．