题目内容

高铁酸钾（K2FeO4）是铁的一种重要化合物，具有极强的氧化性。
（1）将适量K2FeO4溶解于pH=4.74的溶液中，配制成c(FeO42－)=1.0×10－3mol·L－的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c(FeO42－)随时间变化的结果如图1所示。
该实验的目的是_______________________；FeO42－发生反应的△H____________0（填“＞”“＜”或“＝”）
（2）将适量K2FeO4分别溶解于pH=4.74、7.00、11.50的水溶液中，配制成c(FeO42－)=1.0×10－3 mol·L－的试样，静置，考察不同初始pH的水溶液对K2FeO4某种性质的影响，其变化图像见图2，800min时，在pH=11.50的溶液中，K2FeO4的浓度比在pH=4.74的溶液中高，主要原因是______________。
（3）电解法是工业上制备K2FeO4的一种方法。以铁为阳极电解氢氧化钠溶液，然后在阳极溶液中加入KOH，即在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾（K2FeO4），说明           。电解时阳极发生反应生成FeO42－，该电极反应式为______________。
（4）与MnO2—Zn电池类似，K2FeO4—Zn也可以组成高铁电池，K2FeO4在电池中作正极材料，其电极反应式为FeO42－+3eˉ+4H2O→Fe(OH)3+5OHˉ，则该电池总反应的离子方程式为_______________。图3为高铁酸钾电池和高能碱性电池放电曲线，由此可得出的高铁酸钾电池的优点有_______________________、________________________。

（1）探究温度对FeO42－影响（温度越高，高铁酸钾越不稳定），＞（各2分）
（2）pH=11.50时溶液中OHˉ离子浓度大，不利于K2FeO4与水的反应正向进行。    （2分）
（3）同温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小 （2分）
Fe+8OHˉ－6eˉ= FeO42－+4H2O （2分）
（4）3Zn+2FeO42－+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OHˉ    （2分）
放电时间长、工作电压稳定   （各1分）

解析试题分析：（1）由图1数据可知，温度越高，相同时间内FeO42－浓度变化越快，高铁酸钾溶液平衡时FeO42－浓度越小，温度越高FeO42－浓度越小，正向反应是吸热反应；
故答案为：温度越高，高铁酸钾越不稳定（或温度越高，高铁酸钾与水反应的速率越快）；＞
（2）由图2数据可知，溶液pH越小，相同时间内FeO42－浓度变化越快，高铁酸钾溶液平衡时FeO42－浓度越小．高铁酸钾在水中的反应为4FeO42－+10H2O4Fe(OH)3 +8OH－+3O2↑，pH=11.50的溶液中OH－离子浓度大，使上述平衡向左移动，FeO42－浓度增大，不利于K2FeO4与水的反应正向进行；
故答案为：pH=11.50的溶液中OH－离子浓度大，使上述平衡向左移动，不利于K2FeO4与水的反应正向进行；
（3）以铁为阳极电解氢氧化钠溶液，然后在阳极溶液中加入KOH，即在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾（K2FeO4），说明同温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小；阳极是铁失电子在碱性溶液中发生氧化反应生成FeO42－；电极反应为：Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42－+4H2O；
故答案为：同温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小；Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42－+4H2O；
（4）原电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：①FeO42－+3eˉ+4H2O→Fe(OH)3 +5OHˉ；负极电极反应为：②Zn-2e－+2OH－=Zn(OH)2；依据电极反应的电子守恒，①×2+②×3合并得到电池反应为：3Zn+2FeO42－+8H2O=3Zn(OH)2 +2Fe(OH)3 +4OHˉ；由图3知高铁电池比高能碱性电池放电时间长，工作电压稳定；
故答案为：3Zn+2FeO42－+8H2O=3Zn(OH)2 +2Fe(OH)3 +4OHˉ；放电时间长，工作电压稳定；
考点：电解原理；化学平衡的影响因素

练习册系列答案
相关题目

下图是一个化学过程的示意图，回答下列问题：

（1）甲池是          装置，电极A的名称是           。
（2）甲装置中通入CH4的电极反应式为               ，乙装置中B(Ag)的电极反应式为           ，丙装置中D极的产物是                        （写化学式），
（3）一段时间，当丙池中产生112mL（标准状况下）气体时，均匀搅拌丙池，所得溶液在25℃ 时的pH =__________。（已知：NaCl溶液足量，电解后溶液体积为500 mL）。
若要使丙池恢复电解前的状态，应向丙池中通入             （写化学式）。

钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。

（1）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________(填字母)。

A．铜 B．钠
C．锌 D．石墨
（2）图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。

（1）事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是            。(填字母)
A．C(s)+CO2(g)="2CO(g)" △H>0
B．NaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1) △H<0
C．2CO(g)+O2(g)=2CO2(1)△H<0
（2）以KOH溶液为电解质溶液，依据（1）中所选反应设计一个原电池，     其正极的电极反应式为：                。
（3）利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于     （填M或者N）处，此时溶液中的阴离子向         极(填X或铁)移动。若X为锌，开光K置于M处，该电化学防护法称为：            。

某课外兴趣小组用下图装置进行实验，试回答：

（1）若开始时开关K与a连接，则A电极反应式为_____________________。
（2）若开始时开关K与b连接，这种方法经常用于金属的防护，这种防护措施叫做                ，
则B电极反应式为______________________。开关K与b连接，铁和石墨棒互换位置即可制得白色的较纯净Fe(OH)2沉淀，则铁电极反应式为                  。

某厂废水中含量金属Cr3+（含有少量Fe3+、Cu2+）。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到重铬酸钾。某含铬废水处理的主要流程如图所示：

已知：①沉淀完全，而在pH≥3.2时
Fe（OH）3沉淀完全。
②CrO2—4在酸性环境中发生：
回答下列问题：
（1）滤渣的成分是        。（写化学式）
（2）写出第③步反应的离子方程式           。
（3）分离出含[Cr（OH）4]—的溶液需要的玻璃仪器有             。
（4）目前一种采用以铬酸钾为原料，电化学法制备重要铬酸钾的实验装置示意图如下：

电解一段时间后，测定阳极液中K元素和Cr元素的含量，若K元素与Cr元素的物质的量之比为d，则此时的铬酸钾的转化率为         。

以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：
Ⅰ.将黄铜矿精矿（主要成分为CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3）粉碎
Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验

将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。
Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂（RH）发生反应：
2RH（有机相）+ Cu2+（水相）R2Cu（有机相）+ 2H＋（水相）
分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2+得以再生。
Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。
（1）黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：
CuFeS2 + 4H＋ = Cu2+ + Fe2+ + 2H2S    2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H＋
① 阳极区硫酸铁的主要作用是       。
② 电解过程中，阳极区Fe3+的浓度基本保持不变，原因是       。
（2）阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有固体析出，一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式       。
（3）若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是       ；加入有机萃取剂的目的是       。
（4）步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2+得以再生的原理是       。
（5）步骤Ⅳ，若电解200mL0.5 mol/L的CuSO4溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是       。

A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。

(1) A中反应的离子方程式为                              。
(2)B中Sn极的电极反应式为                             。Sn极附近溶液的c       （填 “变大”“变小”或“不变”）。
(3)C中被腐蚀的金属是       ，总反应的化学方程式为
                                   ，比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序为            (填序号)。

（15分）为了减少煤燃烧对大气造成的污染，煤的气化和液化是高效、清洁利用煤炭的重要途径，而减少CO2气体的排放也是人类面临的重大课题。煤综合利用的一种途径如下所示：

（1）用如图[（1）小题图]所示装置定量检测过程①产生的CO2（已知：煤粉燃烧过程中会产生SO2）B中预期的实验现象是　　　           ，D中的试剂是　　　　                 。
        
（2）已知① C(s) + H2O(g) =  CO(g) + H2 (g)  ； ΔH1 =" +131.3" kJ·mol-1
② C(s) + 2H2O(g) = CO2(g) + 2H2(g)　；ΔH2 =" +90" kJ·mol-1
　则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是　　　　　　　　　 。
（3）用（3）小题图装置可以完成⑤的转化，同时提高能量的利用率。其实现的能量转化形式主要是由　　 　　　能转化为             能，a的电极反应式是　　 　　　　         。
（4）燃煤烟气中的CO2可用稀氨水吸收，不仅可以减少CO2的排放，也可以生产化肥碳酸氢铵。假设该方  法每小时处理含CO2的体积分数为11.2%的燃煤烟气 1000 m3(标准状况)，其中CO2的脱除效率为80%，则理论上每小时生产碳酸氢铵　               　　kg。

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