Question

13．鐵是應用最廣泛的金屬，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0.54g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0.40mol•L^-1的鹽酸滴定，滴至終點時消耗鹽酸25.0mL．計算該樣品中氯的物質的量，并求出FeCl_x中x的值（列出計算過程，只寫結果不給分）；
（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）=1：2.1，則該樣品中FeCl₃的物質的量分數為10%；
（3）FeCl₂與酸性KMnO₄溶液反應的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（4）Fe₃O₄與氫碘酸反應的離子方程式為Fe₃O₄+8H⁺+2I^-=3Fe²⁺+I₂+4H₂O；
（5）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．

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，據此計算0.54g FeCl_x中氯離子物質的量，進而計算x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）FeCl₂具有還原性，酸性KMnO₄具有強氧化性，二者發生氧化還原反應生成鐵離子、錳離子與水；
（4）氧化鐵與HI反應反應得到亞鐵離子、鐵離子與水，而鐵離子具有氧化性，碘離子具有還原性，二者又發生氧化還原反應生成亞鐵離子和碘單質；
（5）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．

解答 解：（1）n（Cl）=n（Cl^-）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.40 mol•L^-1=0.010 mol，則$\frac{0.54g}{（56+35.5x）g/mol}$=0.010 mol，解得x=3，
答：該樣品中氯的物質的量為0.01mol，FeCl_x中x的值為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）=1：2.1，得到x：y=9：1，氯化鐵物質的量分數=$\frac{1}{1+9}$×100%=10%，
故答案為：10%；
（3）FeCl₂具有還原性，酸性KMnO₄具有強氧化性，二者發生氧化還原反應生成鐵離子、錳離子與水，反應離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（4）四氧化三鐵與HI反應反應得到亞鐵離子、鐵離子與水，而鐵離子具有氧化性，碘離子具有還原性，二者又發生氧化還原反應生成亞鐵離子和碘單質，故反應離子方程式為：Fe₃O₄+8H⁺+2I^-=3Fe²⁺+I₂+4H₂O，
故答案為：Fe₃O₄+8H⁺+2I^-=3Fe²⁺+I₂+4H₂O；
（5）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，
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

點評 本題考查滴定計算、混合物計算、離子方程式等，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．