Question

（2010?安徽模擬）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集氧化、吸附、絮凝、殺菌、滅菌、去濁、脫色、除臭為一體的新型、高效、綠色環(huán)保的多功能水處理劑．近十幾年來(lái)，我國(guó)對(duì)高鐵酸鉀在飲用水處理中的應(yīng)用的研究也不斷深入，已取得可喜成果．比較理想的制備方法是次氯酸鹽氧化法：先向KOH溶液中通入足量Cl₂制備次氯酸鉀飽和溶液，再分次加入KOH固體，得到次氯酸鉀強(qiáng)堿性飽和溶液，加入三價(jià)鐵鹽，合成高鐵酸鉀．
（1）向次氯酸鉀強(qiáng)堿飽和溶液中加入三價(jià)鐵鹽發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：
①Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）；②

2Fe（OH）₃+3ClO^-+10OH^-=2FeO^2-₄+3Cl^-+5H₂O

．
（2）高鐵酸鉀溶于水能釋放大量的原子氧，從而非常有效地殺滅水中的病菌和病毒，與此同時(shí)，自身被還原成新生態(tài)的Fe（OH）₃，這是一種品質(zhì)優(yōu)良的無(wú)機(jī)絮凝劑，能高效地除去水中的微細(xì)懸浮物．將適量K₂Fe₂O₄溶液于pH=4.74的溶液中，配制成c（FeO^2-₄）=1.0mmol?L^-1試樣，將試樣分別置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒溫水浴中，測(cè)定c（FeO+2-₄）的變化，結(jié)果見(jiàn)圖．高鐵酸鉀與水反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為

4FeO^2-₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑

，該反應(yīng)的△H

＞

0（填“＞”“＜”或“=”）．
（3）高鐵酸鹽還是一類(lèi)環(huán)保型高性能電池的材料，用它做成的電池能量高，放電電流大，能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓．高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O 

放電

充電

3Zn（OH）₃+2Fe（OH）₃+4KOH該電池放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為

Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）

，若外電路有5.418×10²²個(gè)電子通過(guò)，則正極有

5.94

g高鐵酸鉀參與反應(yīng)．
（4）測(cè)定某K₂FeO₄溶液濃度的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
步驟1：準(zhǔn)確量取V mL K₂FeO₄溶液加入到錐形瓶中
步驟2：在強(qiáng)堿性溶液中，用過(guò)量CrO^-₂與FeO^2-₄反應(yīng)生成Fe（OH）₃和CrO^2-₄
步驟3：加足量稀硫酸，使CrO^2-₄轉(zhuǎn)化為Cr₂O^2-₇，CrO^-₂轉(zhuǎn)化為Cr³⁺，F(xiàn)e（OH）₃轉(zhuǎn)化為Fe²⁺
步驟4：加入二苯胺磺酸鈉作指示劑，用c mol?L^-1（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液V₁mL．
①滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O

．
②原溶液中K₂FeO₄的濃度為

cV1

3V

mol/L

（用含字母的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析：（1）次氯酸鉀具有強(qiáng)的氧化性，在堿性環(huán)境下可以將氫氧化鐵氧化為高鐵酸根離子；
（2）根據(jù)信息：高鐵酸鉀溶于水能釋放大量的原子氧，自身被還原成新生態(tài)的Fe（OH）₃來(lái)寫(xiě)方程式；
（3）在原電池中，負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電極反應(yīng)方程式來(lái)計(jì)算參加反應(yīng)的高鐵酸鉀的量；
（4）在酸性環(huán)境下，Cr₂O₇^2-具有很強(qiáng)的氧化性，能將亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子．

解答：解：（1）次氯酸鉀具有強(qiáng)的氧化性，和氫氧化鐵之間的反應(yīng)為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+10OH^-=2FeO^2-₄+3Cl^-+5H₂O，故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+10OH^-=2FeO^2-₄+3Cl^-+5H₂O；
（2）高鐵酸鉀溶于水能釋放大量的原子氧，即生成氧氣單質(zhì)，與此同時(shí)，自身被還原成新生態(tài)的Fe（OH）₃，反應(yīng)為：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，根據(jù)圖象可以看出：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)體系的溫度逐漸降低，所以反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故答案為：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑；＞；
（3）該電池放電時(shí)屬于原電池的工作原理，在原電池中，負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH），正極上發(fā)生反應(yīng)為：2K₂FeO₄+8H₂O+6e^-→2Fe（OH）₃+6OH^-，根據(jù)正極反應(yīng)，若外電路有5.418×10²²個(gè)即0.09mol電子通過(guò)時(shí)，參與反應(yīng)的高鐵酸鉀的質(zhì)量為：

2×0.09×198

6

g=5.94g，故答案為：Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）；5.94；
（4）①滴定時(shí)，Cr₂O₇^2-具有很強(qiáng)的氧化性，能將亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：6Fe²⁺+Cr₂O^2-₇+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案為：6Fe²⁺+Cr₂O^2-₇+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
②在強(qiáng)堿性溶液中，用過(guò)量CrO^-₂與FeO^2-₄反應(yīng)生成Fe（OH）₃和CrO₄^2-，CrO₂^-+FeO₄^2-+2H₂O=Fe（OH）₃↓+CrO₄^2-+OH^-，滴定時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：6Fe²⁺+Cr₂O^2-₇+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，根據(jù)K₂FeO₄溶液和（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液量的關(guān)系，可得出原溶液中K₂FeO₄的濃度為

cV1

3V

mol/L，故答案為：

cV1

3V

mol/L．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道綜合知識(shí)的考查題目，考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，要求學(xué)生注意知識(shí)的整合和歸納，難度較大．