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高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂.下列反应可制取K2FeO4:2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,对于该反应,下列说法正确的是(  )
A.该反应是复分解反应B.钾元素化合价降低
C.Cl2是还原剂D.Fe(OH)3发生氧化反应

试题答案

D
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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FeClx的化学式,可用离子交换和滴定的方法.实验中称取0.54g 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0.40mol?L-1的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸25.0mL.计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中的x值:
n(OH-)=n(H+)=n(Cl-)=0.0250L×0.40 mol?L-1=0.010 mol,
0.54g
56+35.5x
×x
=0.010mol,x=3
n(OH-)=n(H+)=n(Cl-)=0.0250L×0.40 mol?L-1=0.010 mol,
0.54g
56+35.5x
×x
=0.010mol,x=3
(列出计算过程)
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物的样品,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
10%
10%
.在实验室中,FeCl2可用铁粉和
盐酸
盐酸
反应制备,FeCl3可用铁粉和
氯气
氯气
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
2Fe3++2I-=2Fe2++I2
2Fe3++2I-=2Fe2++I2

(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生成K2FeO4,其反应的离子方程式为
2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O
2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O
.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
FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe(OH)3+5OH-
FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe(OH)3+5OH-
.该电池总反应的离子方程式为
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-
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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
探究温度对FeO42-影响(温度越高,高铁酸钾越不稳定)
探究温度对FeO42-影响(温度越高,高铁酸钾越不稳定)
;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,其变化图象见图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
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
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

(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
同温度下,高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小
同温度下,高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小
.电解时阳极发生反应生成FeO42-,该电极反应式为
Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42-+4H2O
Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42-+4H2O

(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
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OHˉ
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OHˉ
.如图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
放电时间长
放电时间长
工作电压稳定
工作电压稳定
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高铁酸钾(K2FeO4)具有极强的氧化性,是一种优良的水处理剂.
(1)FeO42-与水反应的方程式为:4FeO42-+10H2O?4Fe(OH)3+8OH-+3O2,K2FeO4在处理水的过程中所起的作用是
杀菌消毒
杀菌消毒
吸附悬浮物
吸附悬浮物

(2)将适量K2FeO4配制成c(FeO42-)=1.0×10-3mol?L-1(1.0mmol?L-1)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-)的变化,结果见图Ⅰ.题(1)中的反应为FeO42-变化的主反应,该反应的△H
0.
(3)FeO42-在水溶液中的存在形态如图Ⅱ所示.下列说法正确的是
BD
BD
(填字母).
A.不论溶液酸碱性如何变化,铁元素都有4种存在形态
B.改变溶液的pH,当溶液由pH=10降至pH=4的过程中,HFeO4-的分布分数先增大后减小
C.向pH=8的这种溶液中加KOH溶液,发生反应的离子方程式为:H2FeO4+OH-=HFeO4-+H2O
D.pH约为2.5 时,溶液中H3FeO4+和HFeO4-比例相当
(4)HFeO4-?H++FeO42-的电离平衡常数表达式为K=
c(H+).c(FeO42-)
c(HFeO4-)
c(H+).c(FeO42-)
c(HFeO4-)
,其数值接近
C
C
(填字母).
A.10-2.5;B.10-6;C.10-7;D.10-10
(5)25℃时,CaFeO4的Ksp=4.536×10-9,若要使100mL,1.0×10-3mol?L-1的K2FeO4溶液中的c(FeO42- )完全沉淀,理论上至少要加入的Ca(OH)2的物质的量为
4.536×10-5
4.536×10-5
mol,[完全沉淀后溶液中残留的c(FeO42- )为
1×10-5mol/L
1×10-5mol/L

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