Question

19．金属铁是应用广泛，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物．
（1）要确定铁的某氯化物FeCl_x的化学式，可利用离子交换和滴定的方法．实验中称取3.25g的FeCl_x样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH^-的阴离子交换柱，使Cl^-和OH^-发生交换．交换完成后，流出溶液的OH^-用1.0mol•L^-1的盐酸中和滴定，正好中和时消耗盐酸60.0mL．计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl_x中x的值：n（Cl）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.80 mol•L^-1=0.020 mol，1.08g FeCl_x样品中含有氯离子物质的量为$\frac{1.08g}{（56+35.5x）g/mol}$=0.020mol，解得x=3（列出计算过程）．
（2）现有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物样品，采用上述方法测得n（Fe）：n（Cl）=1：2.8，则该样品中FeCl₃的物质的量分数为80%．
（3）把SO₂气体通入FeCl₃溶液中，发生反应的离子方程式为SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺．
（4）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料．FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-；与MnO₂-Zn电池类似，K₂FeO₄-Zn也可以组成碱性电池，其中Zn极的电极反应式为3Zn-6e^-+6OH^-=3Zn（OH）₂，K₂FeO₄的电极反应式为FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-．

Answer 1

分析 （1）根据离子交换关系中n（OH^-）=n（Cl^-）=n（H⁺），再根据1.08g FeCl_x中氯离子物质的量计算x值；
（2）根据元素守恒计算氯化亚铁和氯化铁物质的量之比，进而计算氯化铁质量分数；
（3）SO₂与FeCl₃溶液反应生成亚铁离子和硫酸根离子；
（4）用FeCl₃与KClO在强碱性条件下反应制取K₂FeO₄，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
K₂FeO₄-Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，负极为锌失电子发生氧化反应．

解答 解：（1）n（Cl）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.80 mol•L^-1=0.020 mol，1.08g FeCl_x样品中含有氯离子物质的量为$\frac{1.08g}{（56+35.5x）g/mol}$=0.020mol，解得x=3，
故答案为：n（Cl）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.80 mol•L^-1=0.020 mol，1.08g FeCl_x样品中含有氯离子物质的量为$\frac{1.08g}{（56+35.5x）g/mol}$=0.020mol，解得x=3；
（2）设混合物中FeCl₂物质的量为x，FeCl₃的物质的量为y，则（x+y）：（2x+3y）=1：2.8，得到x：y=1：4，氯化铁物质的量分数=$\frac{4}{1+4}$×100%=80%，
故答案为：80%；
（3）SO₂与FeCl₃溶液反应生成亚铁离子和硫酸根离子，则反应的离子方程式为：SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
故答案为：SO₂+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+4H⁺；
（4）用FeCl₃与KClO在强碱性条件下反应制取K₂FeO₄，反应的离子方程式为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
原电池的正极发生发生还原反应，正极电极反应式为：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；负极发生氧化反应，负极电极反应为：Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，
故答案为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；3Zn-6e^-+6OH^-=3Zn（OH）₂；FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-．

点评 本题考查氧化还原反应离子方程式书写、电极反应式书写、滴定计算等知识点，为高频考点，侧重考查学生综合知识应用能力，难点是电极反应式书写，要结合电解质溶液酸碱性书写，题目难度中等．