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FeClx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FeClx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FeClx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________。在實驗室中，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＝0.185 g，n(Fe)＝≈0.0033 mol，n(Fe)：n(Cl)＝0.0033：0.010≈1：3，x＝3

(2)0.1；HCl；Cl2

(3)2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2　(4)2Fe(OH)3＋4OH－＋3ClO－=2FeO42-＋3Cl－＋5H2O；

FeO42-＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－；

3Zn＋2FeO42-＋8H2O=3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－

【解析】(1)n(H＋)＝n(OH－)＝n(Cl－)＝0.40 mol·L－1×25.0×10－3 L＝0.010 mol,0.54 g樣品中m(Cl)＝0.010 mol×35.5 g·mol－1＝0.355 g，則m(Fe)＝0.54 g－0.355 g＝0.185 g，n(Fe)＝≈0.0033 mol，故n(Fe)：n(Cl)＝0.0033：0.010≈1：3，所以x＝3。(2)根據題意得則＝0.1；氯氣具有強氧化性，可將鐵直接氧化為＋3價，而鹽酸的氧化性較弱。(3)Fe3＋有較強的氧化性，能將I－氧化成單質，相應離子方程式為：2Fe3＋＋2I－=I2＋2Fe2＋。(4)在強堿性溶液中，Fe3＋以Fe(OH)3形式存在，KClO氧化Fe(OH)3后本身會被還原為Cl－，由題設條件可先寫出：Fe(OH)3＋ClO－―→FeO42-＋Cl－，依據得失電子守恒配平上述四種離子：2Fe(OH)3＋3ClO－―→2FeO42-＋3Cl－＋H2O、再結合電荷守恒及介質是堿性的可得到：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeO42-＋3Cl－＋5H2O。K2FeO4在正極上得到電子被還原為Fe3＋，FeO42-＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－；電池工作后，鋅轉化為Zn(OH)2，故總反應為：2FeO42-＋3Zn＋8H2O=2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－。