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、綠色環保的多功能水處理劑．近十幾年來，我國對高鐵酸鉀在飲用水處理中的應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，得到次氯酸鉀強堿性飽和溶液，加入三價鐵鹽，合成高鐵酸鉀．
（1）向次氯酸鉀強堿飽和溶液中加入三價鐵鹽發生反應的離子方程式：
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，自身被還原成新生態的Fe（OH）₃，這是一種品質優良的無機絮凝劑，能高效地除去水中的微細懸浮物．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，測定c（FeO+2-₄）的變化，結果見圖．高鐵酸鉀與水反應的離子反應方程式為

4FeO^2-₄+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑

，該反應的△H

＞

0（填“＞”“＜”或“=”）．
（3）高鐵酸鹽還是一類環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，能長時間保持穩定的放電電壓．高鐵電池的總反應為：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O 

放電

充電

3Zn（OH）₃+2Fe（OH）₃+4KOH該電池放電時的負極反應式為

Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）

，若外電路有5.418×10²²個電子通過，則正極有

5.94

g高鐵酸鉀參與反應．
（4）測定某K₂FeO₄溶液濃度的實驗步驟如下：
步驟1：準確量取V mL K₂FeO₄溶液加入到錐形瓶中
步驟2：在強堿性溶液中，用過量CrO^-₂與FeO^2-₄反應生成Fe（OH）₃和CrO^2-₄
步驟3：加足量稀硫酸，使CrO^2-₄轉化為Cr₂O^2-₇，CrO^-₂轉化為Cr³⁺，Fe（OH）₃轉化為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標準溶液滴定至終點，消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液V₁mL．
①滴定時發生反應的離子方程式為

6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O

．
②原溶液中K₂FeO₄的濃度為

cV1

3V

mol/L

（用含字母的代數式表示）．

Answer 1

分析：（1）次氯酸鉀具有強的氧化性，在堿性環境下可以將氫氧化鐵氧化為高鐵酸根離子；
（2）根據信息：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的Fe（OH）₃來寫方程式；
（3）在原電池中，負極發生失電子的氧化反應，根據電極反應方程式來計算參加反應的高鐵酸鉀的量；
（4）在酸性環境下，Cr₂O₇^2-具有很強的氧化性，能將亞鐵離子氧化為三價鐵離子．

解答：解：（1）次氯酸鉀具有強的氧化性，和氫氧化鐵之間的反應為：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，與此同時，自身被還原成新生態的Fe（OH）₃，反應為：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，根據圖象可以看出：隨著反應的進行，反應體系的溫度逐漸降低，所以反應是吸熱反應，故答案為：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑；＞；
（3）該電池放電時屬于原電池的工作原理，在原電池中，負極發生失電子的氧化反應，即Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH），正極上發生反應為：2K₂FeO₄+8H₂O+6e^-→2Fe（OH）₃+6OH^-，根據正極反應，若外電路有5.418×10²²個即0.09mol電子通過時，參與反應的高鐵酸鉀的質量為：

2×0.09×198

6

g=5.94g，故答案為：Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）；5.94；
（4）①滴定時，Cr₂O₇^2-具有很強的氧化性，能將亞鐵離子氧化為三價鐵離子，發生反應的離子方程式為：6Fe²⁺+Cr₂O^2-₇+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案為：6Fe²⁺+Cr₂O^2-₇+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
②在強堿性溶液中，用過量CrO^-₂與FeO^2-₄反應生成Fe（OH）₃和CrO₄^2-，CrO₂^-+FeO₄^2-+2H₂O=Fe（OH）₃↓+CrO₄^2-+OH^-，滴定時，發生反應的離子方程式為：6Fe²⁺+Cr₂O^2-₇+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，根據K₂FeO₄溶液和（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標準溶液量的關系，可得出原溶液中K₂FeO₄的濃度為

cV1

3V

mol/L，故答案為：

cV1

3V

mol/L．

點評：本題是一道綜合知識的考查題目，考查學生分析和解決問題的能力，要求學生注意知識的整合和歸納，難度較大．