Question

[2012·课标全国卷] （14分）铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。

（1）要确定铁的某氯化物为FeCl_x的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g的FeCl_x样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH^－的阴离子交换柱，使Cl^－和OH^－发生交换。交换完成后，流出溶液的OH^－用0.40 mol·L^－1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl_x中x值：________________(列出计算过程)；

（2）现有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，则该样品中FeCl₃的物质的量分数为________。在实验中，FeCl₂可用铁粉和________反应制备，FeCl₃可用铁粉和________反应制备；

（3）FeCl₃与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为__________________；

（4）高铁酸钾(K₂FeO₄)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl₃与KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为                 

______________________________；与MnO₂—Zn电池类似，K₂FeO₄—Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电极反应式为________________________，该电池总反应的离子方程式为_____________________________________。

Answer

（14分）（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 盐酸 氯气

（3）2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2(或2Fe3＋＋3I－===2Fe2＋＋I3－)

（4）Fe3＋＋3OH－=== Fe(OH)3，2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO42－＋5H2O＋3Cl－ FeO42－＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－ 2FeO42－＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－

【解析】（2）由题意得＝1:2.1，解得＝，故样品中FeCl3的物质的量分数为＝0.10。

（3）Fe3+将I－氧化成I2（或I3－），书写离子方程式时要注意氢碘酸为强酸，反应的离子方程式为2Fe3+＋2I－＝2Fe2+＋I2。

（4）据化合价升降的总数相等及电荷守恒可写出反应的离子方程式：Fe3＋＋3OH－=== Fe(OH)3，2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋5H2O＋3Cl－；类比MnO2－Zn电池电极反应式的书写，K2FeO4－Zn电池负极反应式为Zn＋2OH－－2e- ＝Zn(OH)2，正极反应式为FeO42－＋4H2O＋3e- ＝Fe(OH)3＋5OH－，负极反应式乘3与正极反应式乘2相加得电池总反应的离子方程式为3 Zn＋2FeO42－＋8H2O＝3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－。