Question

鐵是應用最廣泛的金屬，鐵的鹵化物、氧化物以及高價鐵的含氧酸鹽均為重要化合物．
（1）要確定鐵的某氯化物FeCl_x的化學式，可用離子交換和滴定的方法．實驗中稱取0.54g FeCl_x樣品，溶解后先進行陽離子交換預處理，再通過含有飽和OH^-的陰離子交換柱，使Cl^-和OH^-發(fā)生交換．交換完成后，流出溶液的OH^-用0.40mol?L^-1的鹽酸滴定，滴至終點時消耗鹽酸25.0mL．計算該樣品中氯的物質的量，并求出FeCl_x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

（列出計算過程）
（2）現有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物的樣品，采用上述方法測得n（Fe）﹕n（Cl）=1﹕2.1，則該樣品中FeCl₃的物質的量分數為

10%

．在實驗室中，FeCl₂可用鐵粉和

鹽酸

反應制備，FeCl₃可用鐵粉和

氯氣

反應制備；
（3）FeCl₃與氫碘酸反應時可生成棕色物質，該反應的離子方程式為

2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂

．
（4）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種強氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料．FeCl₃ 和KClO在強堿性條件下反應可生成K₂FeO₄，其反應的離子方程式為

2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O

．與MnO₂-Zn電池類似，K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，其電極反應式為

FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-

．該電池總反應的離子方程式為

3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-

．

Answer 1

分析：（1）依據離子交換關系氫氧根離子物質的量等于氯離子物質的量等于氫離子物質的量，依據0.54g FeCl_x中氯離子物質的量計算x值；
（2）依據元素守恒計算氯化亞鐵和氯化鐵物質的量之比，進一步計算氯化鐵質量分數；氯化亞鐵用鐵和稀酸反應生成，氯化鐵可以直接用鐵和氯氣反應得到；
（3）氯化鐵具有氧化性碘化氫具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應生成氯化亞鐵和碘單質；
（4）用FeCl₃與KClO在強堿性條件下反應制取K₂FeO₄，反應的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，負極為鋅失電子發(fā)生氧化反應，電極反應Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依據產物和電子守恒寫出正極反應：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O→Fe（OH）₃+5OHˉ；有正極反應和負極反應合并得到電池反應．

解答：解：（1）n（Cl）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.40 mol?L^-1=0.010 mol，0.54g FeCl_x樣品中含有氯離子物質的量為

0.54g

56+35.5x

×x=0.010 mol，解得x=3，
故答案為：n（Cl）=n（H⁺）=n（OH^-）=0.0250L×0.40 mol?L^-1=0.010 mol，

0.54g

56+35.5x

×x=0.010 mol，x=3；
（2）FeCl₂和FeCl₃的混合物的樣品中FeCl₂物質的量為x，FeCl₃的物質的量為y，則（x+y）：（2x+3y）=1：2.1，得到x：y=9：1，氯化鐵物質的量分數=

1

9+1

×100%=10%；
在實驗室中，FeCl₂可用鐵粉和鹽酸反應得到，FeCl₃可用鐵粉和氯氣反應生成，故答案為：10%；鹽酸；氯氣；
（3）氯化鐵具有氧化性碘化氫具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應生成氯化亞鐵和碘單質，反應離子方程式為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，故答案為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；
（4）用FeCl₃與KClO在強堿性條件下反應制取K₂FeO₄，反應的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，原電池的負極發(fā)生氧化反應，正極電極反應式為：①FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；負極電極反應為：②Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依據電極反應的電子守恒，①×2+②×3合并得到電池反應為：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-，
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-．

點評：本題考查學生閱讀題目獲取信息的能力、氧化還原反應，原電池的工作原理的應用，電極反應，電極產物的判斷等，混合物質量分數計算，難度中等，要求學生要有扎實的基礎知識和靈活運用知識解決問題的能力．注意基礎知識的全面掌握．