Question

20．铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：Fe²⁺$?_{④}^{①}$Fe³⁺$?_{③}^{②}$FeO${\;}_{4}^{2-}$（高铁酸根离子）回答下列有关问题：（1）检验硫酸铁溶液中是否存在Fe²⁺的方法是将适量的硫酸铁溶液置于洁净的试管中，滴加几滴高锰酸钾溶液，充分反应后，溶液紫色退去，则证明其中含有亚铁离子，否则不含．
（2）干法制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑
该反应中的还原剂是FeSO₄、Na₂O₂，每生成l mol Na₂FeO₄转移5mol电子．
（3）湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的反应体系中有六种微粒：Fe（OH）₃、ClO^-、OH^-、FeO₄^2-、Cl^-、H₂O．
①写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
②若反应过程中转移了0.3mol电子，则还原产物的物质的量为0.15mol．

Answer 1

分析 （1）检验铁离子可以使用硫氰化钾溶液，检验亚铁离子，若溶液中存在铁离子，无法使用硫氰化钾溶液检验，但可以利用亚铁离子具有还原性进行检验，如使用高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液褪色，证明溶液中存在亚铁离子，据此进行解答；
（2）所含元素化合价升高的反应物是还原剂，反应中化合价升高的元素有Fe、O元素，计算生成氧气物质的量，再根据Fe元素、O元素化合价变化计算转移电子；
（3）①湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄），则FeO₄^2-为产物，Fe（OH）₃为反应物，化合价升高总共3价，由电子转移守恒可知，ClO^-为反应物，Cl^-为生成物，化合价降低共2将，化合价升降最小公倍数为6，故Fe（OH）₃的系数为2，FeO₄^2-的系数为2，ClO^-的系数为3，Cl^-的系数为3，根据电荷守恒可知，OH^-为反应物，系数为4，由元素守恒可知H₂O为生成物，其系数为5；
②根据Fe元素化合价变化计算转移电子，还原产物为Cl^-，根据Cl元素化合价变化计算生成Cl^-的物质的量．

解答 解：（1）亚铁离子具有还原性，滴入高锰酸钾溶液后，高锰酸钾溶液褪色，说明溶液中存在亚铁离子，
故答案为：将适量的硫酸铁溶液置于洁净的试管中，滴加几滴高锰酸钾溶液，充分反应后，溶液紫色退去，则证明其中含有亚铁离子，否则不含；
（2）所含元素化合价升高的反应物是还原剂，反应中化合价升高的元素有Fe、O元素，故还原剂为FeSO₄、Na₂O₂，由方程式可知，每生成l mol Na₂FeO₄同时生成0.5mol氧气，则转移电子为1mol×（6-2）=0.5mol×2×[0-（-1）]=5mol，
故答案为：FeSO₄、Na₂O₂；5；
（3）①湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄），则FeO₄^2-为产物，Fe（OH）₃为反应物，化合价升高总共3价，由电子转移守恒可知，ClO^-为反应物，Cl^-为生成物，化合价降低共2将，化合价升降最小公倍数为6，故Fe（OH）₃的系数为2，FeO₄^2-的系数为2，ClO^-的系数为3，Cl^-的系数为3，根据电荷守恒可知，OH^-为反应物，系数为4，由元素守恒可知H₂O为生成物，其系数为5，离子方程式为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
②反应中Fe元素化合价变化由+3价升高为+6，故每生成1mol FeO₄^2-转移电子，1mol×（6-3）=3mol，由于还原产物为Cl^-，若反应过程中转移了0.3mol电子，则还原产物的物质的量为$\frac{0.3mol}{1-（-1）}$=0.15mol，
故答案为：0.15mol．

点评 本题考查氧化还原反应计算与配平、物质的分离提纯等，（2）为易错点，注意过氧化钠中氧元素的化合价的变化，注意根据元素化合价理解．