15.高铁酸钾(K2FeO4)是一种绿色氧化剂,在许多领域展现出广阔的应用前景.
(1)湿法制备K2FeO4:在KOH溶液中,用KC1O直接氧化Fe(NO33即可制得K2FeO4.该反
应的离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O.
(2)测定K2FeO4:样品纯度:
i.称取样品mg,加入到盛有过量碱性亚铬酸钠[NaCr(OH)4]溶液的锥形瓶中充分反应;
ii.将所得铬酸钠(Na2CrO4)溶液酸化;
iii.在所得Na2Cr2O7溶液中加入8-9滴二苯胺磺酸钠溶液作指示剂,用c mol.L-1(NH42Fe(SO42溶液滴定至终点,消耗溶液体积为V mL.整个过程中发生的反应如下:
i.1Cr(OH)4-+1FeO42-+3H2O=1Fe(OH)3(H2O)3↓+1CrO42-+OH-
ii.2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H2O
iii.Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O
①配平方程式i;
②利用上述数据计算该样品的纯度为$\frac{\frac{1}{3}×V×1{0}^{-3}×cmol/L×198g/mol}{mg}$.(用含字母的代数式表示).
(3)高铁酸盐在水溶液中有四种含铁形体.25℃时,它们的物质的量分数随pH的变化如图所示:
①pH=2.2时,溶液中主要含铁形体浓度的大小关系为c(H2FeO4)>c(H3FeO4+)>c(HFeO4-);为获得尽可能纯净的高铁酸盐,pH应控制在
≥9.
②已知H3FeO4+的电离常数分别为:K1=2.51×10-2,K2=4.16×10-4,K3=5.01×10-8,当pH=4时,溶液中$\frac{c(HFe{O}_{4}^{-})}{c({H}_{2}Fe{O}_{4})}$=4.16.
③向pH=6的高铁酸盐溶液中加入KOH溶液,发生反应的离子方程式为HFeO4-+OH-=FeO42-+H2O.
(4)某新型电池以金属锂为负极,K2FeO4为正极,溶有LiPF6的有机溶剂为电解质.工作时Li+通过电解质迁移入K2FeO4晶体中,生成K2LixFeO4.该电池的正极反应式为K2FeO4+xe-+xLi+=K2LixFeO4
14.地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题,某课题组利用Fe粉和酸性KNO3溶液反应模拟地下水脱氮过程,理想的脱氮原理为:4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O.
(1)研究发现:随着KNO3溶液酸性的减弱,对应还原产物中氮元素的化合价越低.课题组用酸性弱的KNO3溶液进行实验,没有观察到气体生成,则该条件下KNO3的还原产物可能是NH4+(化学式).
(2)实验发现:反应一段时间后,反应体系中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因是ab.
a.生成的Fe2+水解   b.Fe2+被氧化生成Fe3+     c.Fe2+被还原成Fe
(3)该课题组拟利用上述脱氮反应研究不同自变量对反应速率的影响.
可能用到的试剂和仪器:粗颗粒Fe粉、细颗粒Fe粉、2.0mol/L KNO3、0.1mol/L H2SO4、蒸馏水、不同温度的恒温水浴、托盘天平、秒表、离子色谱仪等.
①设计实验方案:在不同的自变量(温度、铁粉颗粒的大小)时,测定相同条件下硝酸根离子浓度的变化量(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小).
②参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据:数据用字母表示).
【提示】离子色谱仪能跟踪测定溶液中的c(NO3-
             物理量

实验序号
V(2.0mol/L KNO3)/
mL
1a
2a
3a
③进一步的研究表明:将铁粉和活性炭同时加入上述KNO3溶液中,可以明显提高脱氮速率,其原因是活性炭和铁构成了无数个微小的原电池.
 0  167355  167363  167369  167373  167379  167381  167385  167391  167393  167399  167405  167409  167411  167415  167421  167423  167429  167433  167435  167439  167441  167445  167447  167449  167450  167451  167453  167454  167455  167457  167459  167463  167465  167469  167471  167475  167481  167483  167489  167493  167495  167499  167505  167511  167513  167519  167523  167525  167531  167535  167541  167549  203614 

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