Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝、杀菌、灭菌、去浊、脱色、除臭为一体的新型、高效、绿色环保的多功能水处理剂．近十几年来，我国对高铁酸钾在饮用水处理中的应用的研究也不断深入，已取得可喜成果．比较理想的制备方法是次氯酸盐氧化法：先向KOH溶液中通入足量Cl₂制备次氯酸钾饱和溶液，再分次加入KOH固体，得到次氯酸钾强碱性饱和溶液，加入三价铁盐，合成高铁酸钾．
（1）向次氯酸钾强碱饱和溶液中加入三价铁盐发生反应的离子方程式：
①Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）；②______．
（2）高铁酸钾溶于水能释放大量的原子氧，从而非常有效地杀灭水中的病菌和病毒，与此同时，自身被还原成新生态的Fe（OH）₃，这是一种品质优良的无机絮凝剂，能高效地除去水中的微细悬浮物．将适量K₂Fe₂O₄溶液于pH=4.74的溶液中，配制成c（FeO^2-₄）=1.0mmol•L^-1试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c（FeO+2-₄）的变化，结果见图．高铁酸钾与水反应的离子反应方程式为______，该反应的△H______0（填“＞”“＜”或“=”）．
（3）高铁酸盐还是一类环保型高性能电池的材料，用它做成的电池能量高，放电电流大，能长时间保持稳定的放电电压．高铁电池的总反应为：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O 3Zn（OH）₃+2Fe（OH）₃+4KOH该电池放电时的负极反应式为______，若外电路有5.418×10²²个电子通过，则正极有______g高铁酸钾参与反应．
（4）测定某K₂FeO₄溶液浓度的实验步骤如下：
步骤1：准确量取V mL K₂FeO₄溶液加入到锥形瓶中
步骤2：在强碱性溶液中，用过量CrO^-₂与FeO^2-₄反应生成Fe（OH）₃和CrO^2-₄
步骤3：加足量稀硫酸，使CrO^2-₄转化为Cr₂O^2-₇，CrO^-₂转化为Cr³⁺，Fe（OH）₃转化为Fe²⁺
步骤4：加入二苯胺磺酸钠作指示剂，用c mol•L^-1（NH₄）₂Fe（SO₄）₂标准溶液滴定至终点，消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液V₁mL．
①滴定时发生反应的离子方程式为______．
②原溶液中K₂FeO₄的浓度为______（用含字母的代数式表示）．

Answer

（1）次氯酸钾具有强的氧化性，在碱性环境下可以将氢氧化铁氧化为高铁酸根离子；
（2）根据信息：高铁酸钾溶于水能释放大量的原子氧，自身被还原成新生态的Fe（OH）3来写方程式；
（3）在原电池中，负极发生失电子的氧化反应，根据电极反应方程式来计算参加反应的高铁酸钾的量；
（4）在酸性环境下，Cr2O72-具有很强的氧化性，能将亚铁离子氧化为三价铁离子．
【解析】
（1）次氯酸钾具有强的氧化性，和氢氧化铁之间的反应为：2Fe（OH）3+3ClO-+10OH-=2FeO2-4+3Cl-+5H2O，故答案为：2Fe（OH）3+3ClO-+10OH-=2FeO2-4+3Cl-+5H2O；
（2）高铁酸钾溶于水能释放大量的原子氧，即生成氧气单质，与此同时，自身被还原成新生态的Fe（OH）3，反应为：4FeO42-+10H2O=4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑，根据图象可以看出：随着反应的进行，反应体系的温度逐渐降低，所以反应是吸热反应，故答案为：4FeO42-+10H2O=4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑；＞；
（3）该电池放电时属于原电池的工作原理，在原电池中，负极发生失电子的氧化反应，即Zn+2OH--2e-=Zn（OH），正极上发生反应为：2K2FeO4+8H2O+6e-→2Fe（OH）3+6OH-，根据正极反应，若外电路有5.418×1022个即0.09mol电子通过时，参与反应的高铁酸钾的质量为：g=5.94g，故答案为：Zn+2OH--2e-=Zn（OH）；5.94；
（4）①滴定时，Cr2O72-具有很强的氧化性，能将亚铁离子氧化为三价铁离子，发生反应的离子方程式为：6Fe2++Cr2O2-7+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，
故答案为：6Fe2++Cr2O2-7+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；
②在强碱性溶液中，用过量CrO-2与FeO2-4反应生成Fe（OH）3和CrO42-，CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe（OH）3↓+CrO42-+OH-，滴定时，发生反应的离子方程式为：6Fe2++Cr2O2-7+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，根据K2FeO4溶液和（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液量的关系，可得出原溶液中K2FeO4的浓度为mol/L，故答案为：mol/L．