Question

（15分）铁是目前人类使用量最大的金属，它能形成多种化合物。

（1）取5．6 g的生铁与足量的稀硫酸混合反应，无论怎样进行实验，最终收集了的气体体积均小于2．24 L（标准状况），最主要的原因是__________，所得溶液在长时间放置过程中会慢慢出现浅黄色，试用离子方程式解释这一变化的原因______________。

（2）ZnFe₂Ox是一种新型纳米材料，可将工业废气中的某些元素转化为游离态，制取纳米ZnFe₂Ox 和用于除去废气的转化关系如图

。

若上述转化反应巾消耗的，x的值为____________________。请写出 ZnFe₂Ox与NO₂ 反应的化学方程式________________________(x用前一问求出的具体值）。

（3）LiFePO₄(难溶干水)材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一。

①以FePO₄（难溶于水）、Li₂CO₃、单质碳为原料在高温下制备LiFePO₄,，该反应还生成一种可燃性气体，则反应方程式为____________________________．

②磷酸铁锂动力电池有几种类型，其中一种（中间是锂离子聚合物的隔膜，它把正极与负桩隔开）工作原理为。则放电时正极上的电极反应式为____________________．

（4）已知25℃时，，此温度下若在实验室中配制5 mol/L 100 mL  FeCl₃溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加人________ml，2 mol/L。的盐酸（忽略加入盐酸体积）。

Answer

（15分）除注明外，每空2分）

（1）生铁中含有碳等杂质，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O

（2）3．5，2NO2+8ZnFe2O3．5=N2+8ZnFe2O4,

（3）①2FePO4+Li2CO3+2C 2LiFePO4+3CO↑ (3分)，②FePO4+Li++e-=LiFePO4

（4）2．5。

【解析】

试题分析：（1）生铁中含有碳元素等物质，故5．6克铁物质的量少于0．1摩尔，生成的氢气的体积少于2．24升（标准状况）。变黄色说明有铁离子生成，是由亚铁离子被氧气氧化所导致的。（2）依化合价规则及锌氧元素的价态可求出铁的化合价为x=1；当反应中n(ZnFe2O4):n(H2)=2:1时，依得失电子守恒原理可求出铁的价态为升高了0．5价，由此可求出x=3．5。（4）可燃性气体是一氧化碳，反应过程中铁元素有+3价降低到+2价，碳酸锂中碳的化合价从+4价降低到+2价，由此可写出对应的反应式： FePO4+Li2CO3+C LiFePO4+CO↑,配平后即可，放电时正极发生得电子的还原反应，充电时阳离子由阳极区移向阴极区。（5）若不出现浑浊现象，则c(Fe3+)×c3(OH-)≤Ksp[Fe(OH)3]，代入有关数据后可求出c(OH-)≤2×10-13mol/L，c(H+)≥0．05mol/L，故至少要加入2．5毫升相应浓度的盐酸。

考点：氧化还原反应，难溶电解质的溶度积。