Question

目前，新能源不斷被利用到現代的汽車中，高鐵電池技術就是科研機構著力研究的一個方向。

（1）高鐵酸鉀－鋅電池（堿性介質）是一種典型的高鐵電池，則該種電池負極材料是      。

（2）工業上常采用NaClO氧化法生產高鐵酸鉀（K₂FeO₄），K₂FeO₄在堿性環境中穩定，在中興和酸性條件下不穩定。反應原理為：

Ⅰ在堿性條件下，利用NaClO氧化Fe(NO₃)₃制得Na₂FeO₄

3NaClO + 2Fe(NO₃)₃ + 10NaOH＝2Na₂FeO₄↓+ 3NaCl + 6NaNO₃ + 5H₂O

Ⅱ Na₂FeO₄與KOH反應生成K₂FeO₄：Na₂FeO₄ + 2KOH＝K₂FeO₄ + 2NaOH

主要的生產流程如下：

①寫出反應①的離子方程式                                                  。

②流程圖中“轉化”（反應③）是在某低溫下進行的，說明此溫度下K_sp（K₂FeO₄）      K_sp（Na₂FeO₄）（填“＞”或“＜”或“＝”）。

（3）已知K₂FeO₄在水溶液中可以發生：4FeO₄^2—＋10H₂O4Fe(OH)₃↓＋8OH^—+3O₂↑,則K₂FeO₄可以在水處理中的作用是                                            。

（4）FeO₄^2—在水溶液中的存在形態圖如圖所示。

①若向pH=10的這種溶液中加硫酸至pH=2，HFeO₄^-的分布分數的變化情況是                。

②若向pH=6的這種溶液中滴加KOH溶液，則溶液中含鐵元素的微粒中，        轉化為        （填化學式）。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）Zn（1分）；

（2）①Cl₂+2OH^—＝Cl^—+ClO^—+H₂O（2分）②＜（2分）；

（3）殺菌消毒（1分），凈化（1分）；

（4）①先變大，后變小（2分）②HFeO₄^-轉化為FeO₄^2—（2分）。

【解析】

試題分析：

（1）高鐵酸鉀－鋅電池（堿性介質）是一種典型的高鐵電池，根據電池的形成條件，其中高鐵酸鉀為正極材料得電子；負極失電子的是鋅，故電池負極材料是Zn；

（2）①分析反應①是將氯氣通入到氫氧化鈉溶液中，其離子方程式為：Cl₂+2OH^—＝Cl^—+ClO^—+H₂O；②反應③是：Na₂FeO₄ + 2KOH＝K₂FeO₄ + 2NaOH，其能在某低溫下進行的，說明此溫度下K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄）；

（3）由于K₂FeO₄在水溶液中可以發生：4FeO₄^2—＋10H₂O4Fe(OH)₃↓＋8OH^—+3O₂↑，故K₂FeO₄在水處理中起到了殺菌消毒的作用；生成的膠狀氫氧化鐵還有凈化作用；

（4）①分析FeO₄^2—在水溶液中的存在形態圖，可知在pH由10變化到2時，HFeO₄^-的分布分數是先變大，后變小；②若向pH=6的這種溶液中滴加KOH溶液，則溶液中含鐵元素的微粒中HFeO₄^-轉化為FeO₄^2—。

考點：考查了電化學、水溶液中的離子平衡、離子反應和氧化還原反應等知識。