Question

高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是鐵的一種重要化合物，具有極強的氧化性。
（1）將適量K₂FeO₄溶解于pH=4.74的溶液中，配制成c(FeO₄^2－)=1.0×10^－3mol·L^－的試樣，將試樣分別置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒溫水浴中，測定c(FeO₄^2－)隨時間變化的結果如圖1所示。
該實驗的目的是_______________________；FeO₄^2－發生反應的△H____________0（填“＞”“＜”或“＝”）
（2）將適量K₂FeO₄分別溶解于pH=4.74、7.00、11.50的水溶液中，配制成c(FeO₄^2－)=1.0×10^－3 mol·L^－的試樣，靜置，考察不同初始pH的水溶液對K₂FeO₄某種性質的影響，其變化圖像見圖2，800min時，在pH=11.50的溶液中，K₂FeO₄的濃度比在pH=4.74的溶液中高，主要原因是______________。
（3）電解法是工業上制備K₂FeO₄的一種方法。以鐵為陽極電解氫氧化鈉溶液，然后在陽極溶液中加入KOH，即在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀（K₂FeO₄），說明           。電解時陽極發生反應生成FeO₄^2－，該電極反應式為______________。
（4）與MnO₂—Zn電池類似，K₂FeO₄—Zn也可以組成高鐵電池，K₂FeO₄在電池中作正極材料，其電極反應式為FeO₄^2－+3eˉ+4H₂O→Fe(OH)₃+5OHˉ，則該電池總反應的離子方程式為_______________。圖3為高鐵酸鉀電池和高能堿性電池放電曲線，由此可得出的高鐵酸鉀電池的優點有_______________________、________________________。

Answer 1

（1）探究溫度對FeO₄^2－影響（溫度越高，高鐵酸鉀越不穩定），＞（各2分）
（2）pH=11.50時溶液中OHˉ離子濃度大，不利于K₂FeO₄與水的反應正向進行。    （2分）
（3）同溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小 （2分）
Fe+8OHˉ－6eˉ= FeO₄^2－+4H₂O （2分）
（4）3Zn+2FeO₄^2－+8H₂O=3Zn(OH)₂+2Fe(OH)₃+4OHˉ    （2分）
放電時間長、工作電壓穩定   （各1分）

解析試題分析：（1）由圖1數據可知，溫度越高，相同時間內FeO₄^2－濃度變化越快，高鐵酸鉀溶液平衡時FeO₄^2－濃度越小，溫度越高FeO₄^2－濃度越小，正向反應是吸熱反應；
故答案為：溫度越高，高鐵酸鉀越不穩定（或溫度越高，高鐵酸鉀與水反應的速率越快）；＞
（2）由圖2數據可知，溶液pH越小，相同時間內FeO₄^2－濃度變化越快，高鐵酸鉀溶液平衡時FeO₄^2－濃度越小．高鐵酸鉀在水中的反應為4FeO₄^2－+10H₂O4Fe(OH)₃ +8OH^－+3O₂↑，pH=11.50的溶液中OH^－離子濃度大，使上述平衡向左移動，FeO₄^2－濃度增大，不利于K₂FeO₄與水的反應正向進行；
故答案為：pH=11.50的溶液中OH^－離子濃度大，使上述平衡向左移動，不利于K₂FeO₄與水的反應正向進行；
（3）以鐵為陽極電解氫氧化鈉溶液，然后在陽極溶液中加入KOH，即在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀（K₂FeO₄），說明同溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小；陽極是鐵失電子在堿性溶液中發生氧化反應生成FeO₄^2－；電極反應為：Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO₄^2－+4H₂O；
故答案為：同溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小；Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO₄^2－+4H₂O；
（4）原電池的負極發生氧化反應，正極電極反應式為：①FeO₄^2－+3eˉ+4H₂O→Fe(OH)₃ +5OHˉ；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 +4OHˉ；由圖3知高鐵電池比高能堿性電池放電時間長，工作電壓穩定；
故答案為：3Zn+2FeO₄^2－+8H₂O=3Zn(OH)₂ +2Fe(OH)₃ +4OHˉ；放電時間長，工作電壓穩定；
考點：電解原理；化學平衡的影響因素