Question

(12分)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的FeCl_x樣品，溶解后先進行陽離子交換預防處理，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0.40mol·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為________mol，并求出FeCl_x中_X值為__________。
（2）現有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合樣品，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____________。在實驗室中，FeCl₂可用鐵粉和__________反應制備，FeCl₃可用鐵粉和_______反應制備
（3）鐵酸鈉(Na₂FeO₄)是水處理過程中的一種新型凈水劑，它的氧化性比高錳酸鉀更強，本身在反應中被還原成三價鐵離子達到凈水的目的。它是由硝酸鐵、氫氧化鈉和氯氣在一定條件下制得的，同時還生成硝酸鈉和氯化鈉等。
①寫出制取鐵酸鈉的化學方程式：                                         。
②鐵酸鈉之所以有凈水作用，除殺菌外，另一個原因是                          。

Answer 1

（12 分）(1) 0.010 （2分）（寫0.01給1分）  3（2分）(2)10%或0.10 （2分）
鹽酸（1分） 氯氣（1分）
(3)① 2Fe(NO₃)₃+16NaOH+3Cl₂═2Na₂FeO₄+6NaCl+6NaNO₃+8H₂O（2分）
②凈水時，鐵酸鈉被還原成三價鐵離子，Fe³⁺易水解生成氫氧化鐵膠體，有吸附懸浮性雜質的作用，因而能凈水。（2分）

試題分析：通過題干審清題意，（1）要測定鐵的某氯化物FeCl_x的化學式，應接受離子交換這一信息，先進行陽離子交換預防處理，此時鐵離子不在溶液中，再將Cl^-和OH^-發生1：1交換，再用鹽酸滴定OH^-，消耗25.0mL 0.40mol·L^-1的鹽酸，可知OH^-的物質的量和HCl的相同，也就是Cl^-的物質的量等于0.0250L ×0.40mol·L^-1=0.010mol（注意有效數字）；再由0.54g的FeCl_x樣品中含有0.010mol Cl^-，列式0.54÷（56＋35.5X）=0.010÷X計算得X值為3。（2）假設FeCl₂、 FeCl₃的物質的量分別為X、Y，則由n(Fe): n(Cl)=1:2.1，可列式（X＋Y）：（2X＋3Y）==1:2.1，得到X：Y=9:1，假設FeCl₂的物質的量為9mol，則FeCl₃的物質的量為1mol，所以可求FeCl₃的物質的量分數為（106.5×1）÷（106.5＋127×9）=10%。
鐵和鹽酸反應生成FeCl₂，鐵和氯氣反應生成FeCl₃ 。（3）由硝酸鐵、氫氧化鈉和氯氣在一定條件下制得Na₂FeO₄，同時還生成硝酸鈉和氯化鈉等，則有2Fe(NO₃)₃+16NaOH+3Cl₂===2Na₂FeO₄+6NaCl+6NaNO₃+8H₂O。鐵酸鈉本身在反應中被還原成三價鐵離子達到凈水的目的，所以凈水時，生成了三價鐵離子，Fe³⁺易水解生成氫氧化鐵膠體，有吸附懸浮性雜質的作用，因而能凈水。
點評：本題是信息給予題型，對學生的能力要求較高，屬于較綜合的難題。