题目内容
铁是应用最广泛的金属,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为FeClx的化学式,可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g的FeClx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0.40 mol·L-1的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中x值:________________(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∶2.1,则该样品中FeCl3的物质的量分数为________。在实验中,FeCl2可用铁粉和________反应制备,FeCl3可用铁粉和________反应制备;
(3)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质,该反应的离子方程式为__________________;
(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与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为
______________________________;与MnO2—Zn电池类似,K2FeO4—Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为________________________,该电池总反应的离子方程式为_____________________________________。
(1)n(Cl)=0.0250 L×0.40 mol·L-1=0.010 mol
0.54 g-0.010 mol×35.5 g·mol-1=0.19 g
n(Fe)==0.0034 mol
n(Fe)∶n(Cl)=0.0034∶0.010≈1∶3,x=3
(2)0.10 盐酸 氯气
(3)2Fe3++2I-===2Fe2++I2(或2Fe3++3I-===2Fe2++I3-)
(4)Fe3++3OH-=== Fe(OH)3,2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeO42-+5H2O+3Cl- FeO42-+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH- 2FeO42-+8H2O+3Zn===2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-
【解析】(2)由题意得=1:2.1,解得=,故样品中FeCl3的物质的量分数为=0.10。
(3)Fe3+将I-氧化成I2(或I3-),书写离子方程式时要注意氢碘酸为强酸,反应的离子方程式为2Fe3++2I-=2Fe2++I2。
(4)据化合价升降的总数相等及电荷守恒可写出反应的离子方程式:Fe3++3OH-=== Fe(OH)3,2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+5H2O+3Cl-;类比MnO2-Zn电池电极反应式的书写,K2FeO4-Zn电池负极反应式为Zn+2OH--2e- =Zn(OH)2,正极反应式为FeO42-+4H2O+3e- =Fe(OH)3+5OH-,负极反应式乘3与正极反应式乘2相加得电池总反应的离子方程式为3 Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-。