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0.54 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

(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)＝0.19 g/56 g·mol－1＝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)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－

注：Fe(OH)3、Zn(OH)2写成氧化物等其他形式且正确也可给分

【解析】(1)依题意：n(Cl－)＝n(OH－)＝0.40 mol·L－1×25.0×10－3L＝1.0×10－2 mol，n(Fe)：n(Cl)＝1：x＝：(1.0×10－2 mol)，x≈3。

(2)设FeCl3的物质的量分数为x，由题意得3x＋2(1－x)＝2.1，x＝0.10。据Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑、Fe＋2FeCl3=3FeCl2、Fe＋3Cl22FeCl3可知，FeCl2可用铁粉与FeCl3或盐酸反应制备，FeCl3可用铁粉与Cl2反应制备。(3)生成的棕色物质为I2，故可写出该反应的离子方程式：2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2。(4)解答此问要紧扣题给信息，注意离子方程式中的电荷守恒及氧化还原反应中的得失电子守恒。