Question

5．鐵及其化合物在生活、生產中有廣泛應用．請回答下列問題：
（1）黃鐵礦（主要成分為FeS₂）是生產硫酸和冶煉鋼鐵的重要原料．高溫下可發生反應：
3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃O₄
該過程中若有1.5mol FeS₂參加反應，則反應過程中轉移16mol電子．
（2）氯化鐵溶液顯酸性，原因是FeCl₃電離出的Fe³⁺在水溶液中發生水解，使溶液顯酸性，離子方程式：Fe³⁺+3H₂OFe（OH）₃+3H⁺（用適當的文字和離子方程式解釋），用惰性電極電解氯化鐵溶液之初，陽極電極反應式為：
2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
（3）高鐵電池是一種新型二次電池，電解液為堿溶液，其反應式為：
3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH$?_{放電}^{充電}$3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O
放電時電池的負極反應式為Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；充電時電解液的pH減小（填“增大”“減小”或“不變”之一）．

Answer 1

分析 （1）依據方程式：3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃O₄，中各元素化合價變化數目計算解答；
（2）三價鐵離子為弱堿陽離子，水解生成氫氧化鐵和氫離子；用惰性電極電解氯化鐵溶液之初，陽極氯離子放電生成氯氣；
（3）分析3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH$?_{放電}^{充電}$3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O，鋅在放電時失去電子發生氧化反應，在堿性環境下生成氫氧化鋅；由電池反應可知，充電時消耗KOH．

解答 解：（1）3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃O₄中，Fe、S元素的化合價升高，O元素的化合價降低，3molFeS₂參加反應，轉移電子數為32mol，所以1.5molFeS₂參加反應，則消耗氧氣為4mol，由O元素的化合價變化可知，轉移的電子為4mol×2×（2-0）=16mol，
故答案為：16；
（2）三價鐵離子為弱堿陽離子，水解生成氫氧化鐵和氫離子，離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O  Fe（OH）₃+3H⁺，所以氯化鐵溶液顯酸性；
用惰性電極電解氯化鐵溶液之初，陽極氯離子放電生成氯氣，電極反應式：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
故答案為：FeCl₃電離出的Fe³⁺在水溶液中發生水解，使溶液顯酸性．Fe³⁺+3H₂O  Fe（OH）₃+3H⁺；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）Zn元素的化合價升高，放電時負極上Zn失去電子，電極反應為Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂，由電池反應可知，充電時消耗KOH，則pH減小，
故答案為：Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂；減小．

點評 本題考查了氧化還原反應、電解質、原電池，熟悉氧化還原反應規律、原電池、電解池工作原理是解題關鍵，題目難度不大．