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為FeCl_x的化學式，可用離子交換和滴定的方法。實驗中稱取0.54 g的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^－發生交換。交換完成后，流出溶液的OH^－用0.40 mol·L^－1的鹽酸滴定，滴至終點時消耗鹽酸25.0 mL。計算該樣品中氯的物質的量，并求出FeCl_x中x值：________________(列出計算過程)；

（2）現有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物樣品，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________。在實驗中，FeCl₂可用鐵粉和________反應制備，FeCl₃可用鐵粉和________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__________________；

（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與KClO在強堿性條件下反應可制取K₂FeO₄，其反應的離子方程式為                 

______________________________；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________________________，該電池總反應的離子方程式為_____________________________________。

Answer 1

（1）n(Cl)＝0.0250 L×0.40 mol·L^－1＝0.010 mol

0.54 g－0.010 mol×35.5 g·mol^－1＝0.19 g

n(Fe)＝＝0.0034 mol

n(Fe)∶n(Cl)＝0.0034∶0.010≈1∶3，x＝3

（2）0.10　鹽酸　氯氣

（3）2Fe^3＋＋2I^－===2Fe^2＋＋I₂(或2Fe^3＋＋3I^－===2Fe^2＋＋I₃^－)

（4）Fe^3＋＋3OH^－=== Fe(OH)_3，2Fe(OH)₃＋3ClO^－＋4OH^－===2FeO₄^2－＋5H₂O＋3Cl^－　FeO₄^2－＋3e^－＋4H₂O===Fe(OH)₃＋5OH^－　2FeO₄^2－＋8H₂O＋3Zn===2Fe(OH)₃＋3Zn(OH)₂＋4OH^－

【解析】（2）由題意得＝1:2.1，解得＝，故樣品中FeCl₃的物質的量分數為＝0.10。

（3）Fe³⁺將I^－氧化成I₂（或I₃^－），書寫離子方程式時要注意氫碘酸為強酸，反應的離子方程式為2Fe³⁺＋2I^－＝2Fe²⁺＋I₂。

（4）據化合價升降的總數相等及電荷守恒可寫出反應的離子方程式：Fe^3＋＋3OH^－=== Fe(OH)_3，2Fe(OH)₃＋3ClO^－＋4OH^－＝2FeO₄^2－＋5H₂O＋3Cl^－；類比MnO₂－Zn電池電極反應式的書寫，K₂FeO₄－Zn電池負極反應式為Zn＋2OH^－－2e^- ＝Zn(OH)₂，正極反應式為FeO₄^2－＋4H₂O＋3e^- ＝Fe(OH)₃＋5OH^－，負極反應式乘3與正極反應式乘2相加得電池總反應的離子方程式為3 Zn＋2FeO₄^2－＋8H₂O＝3Zn(OH)₂＋2Fe(OH)₃＋4OH^－。