Question

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FeCl_x的化学式，可用离子交换和滴定的方法．实验中称取0.54g 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0.40mol•L^-1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL．计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl_x中的x值：______（列出计算过程）
（2）现有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物的样品，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______．在实验室中，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 和KClO在强碱性条件下反应可生成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

（1）依据离子交换关系氢氧根离子物质的量等于氯离子物质的量等于氢离子物质的量，依据0.54g FeClx中氯离子物质的量计算x值；
（2）依据元素守恒计算氯化亚铁和氯化铁物质的量之比，进一步计算氯化铁质量分数；氯化亚铁用铁和稀酸反应生成，氯化铁可以直接用铁和氯气反应得到；
（3）氯化铁具有氧化性碘化氢具有还原性，二者发生氧化还原反应生成氯化亚铁和碘单质；
（4）用FeCl3与KClO在强碱性条件下反应制取K2FeO4，反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O．K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，负极为锌失电子发生氧化反应，电极反应Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2；依据产物和电子守恒写出正极反应：FeO42-+3eˉ+4H2O→Fe（OH）3+5OHˉ；有正极反应和负极反应合并得到电池反应．
【解析】
（1）n（Cl）=n（H+）=n（OH-）=0.0250L×0.40 mol•L-1=0.010 mol，0.54g FeClx样品中含有氯离子物质的量为=0.010 mol，解得x=3，
故答案为：n（Cl）=n（H+）=n（OH-）=0.0250L×0.40 mol•L-1=0.010 mol，=0.010 mol，x=3；
（2）FeCl2和FeCl3的混合物的样品中FeCl2物质的量为x，FeCl3的物质的量为y，则（x+y）：（2x+3y）=1：2.1，得到x：y=9：1，氯化铁物质的量分数=×100%=10%；
在实验室中，FeCl2可用铁粉和盐酸反应得到，FeCl3可用铁粉和氯气反应生成，故答案为：10%；盐酸；氯气；
（3）氯化铁具有氧化性碘化氢具有还原性，二者发生氧化还原反应生成氯化亚铁和碘单质，反应离子方程式为：2Fe3++2I-=2Fe2++I2，故答案为：2Fe3++2I-=2Fe2++I2；
（4）用FeCl3与KClO在强碱性条件下反应制取K2FeO4，反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，原电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：①FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe（OH）3+5OH-；负极电极反应为：②Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2；依据电极反应的电子守恒，①×2+②×3合并得到电池反应为：3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4OH-，
故答案为：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe（OH）3+5OH-；3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4OH-．