Question

铁是目前人类使用量最大的金属，它能形成多种化合物.

（l）工业上，向炽热铁屑中通入氯化氢可生成无水氯化亚铁，若操作不当，制得的FeCl₂会含有少量FeCl₃，检验FeCl₃，常用的试剂是            ；为防止FeC1₂溶液中含有FeCl₃，最好在FeCl₂溶液中加入           

（2）LiFePO₄（难溶于水）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，同时伴随产生一种可燃性气体，该反应的化学方程式为                    。若有1mol C参与反应，则转移的电子数目为           

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，它把正极与负极隔开，只允许锂离子通过）工作原理为FePO₄+LiLiFePO₄。如图所示，则放电时FePO₄一端为电池的    极，充电时阳极上的电极反应式为______________________________。

（3）硫化亚铁常用于工业废水的处理。已知25℃时，溶度积常数K_sp[FeS]＝6.3×10^-18，3.6×10^-29。请写出用硫化亚铁处理含Cd^2十的工业废水的离子方程式：

在FeS、CdS的悬浊液中=                

（4）已知25℃时，尺，，此温度下若在实验室中配制溶液，为使配制过程中不出现浑蚀现象，则至少需要加入          mL 2lnol／L的盐酸〔体积变化忽略不计）

Answer

（1）KSCN溶液（或NaOH溶液，其他合理答案均可）（1分） Fe粉（1分）

（2）① 2FePO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO↑ 2NA（或2×6.02×1023）（1分）

②正（1分） LiFePO4−e−=FePO4+Li+

（3）Cd2++FeS=CdS+Fe2+ 1.75×1011

（4）2.5

【解析】

试题分析：（1）检验溶液中是否有氯化铁可以使用KSCN溶液，因为铁离子遇到硫氰化钾显红色，或加入氢氧化钠生成红褐色沉淀。除去氯化亚铁中的氯化铁，可以加入Fe粉，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁。（2）①以 FePO4（难溶于水）、Li2CO3、单质碳为原料在高温下制备LiFePO4，同时伴随产生一种可燃性气体为一氧化碳，说明碳的化合价降低+4到+2，铁元素化合价由+2价升高到+3价，所以说明 FePO4和Li2CO3的比例为2:1，根据原子守恒分析，化学方程式为：2FePO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO↑ ，每摩尔碳反应转移2摩尔电子，即为2NA（或2×6.02×1023）。②锂化合价升高，铁的化合价降低，所以做正极；充电时阳极失去电子，电极反应为：LiFePO4−e−=FePO4+Li+。（3）硫化亚铁和镉离子反应生成硫化镉和亚铁离子，方程式为：Cd2++FeS=CdS+Fe2+ 亚铁离子和镉离子比例等于硫化亚铁和硫化镉的溶度积比=6.3×10-18/3.6×10-29= 1.75×1011 。（4）若不出现浑浊现象，则铁离子浓度和氢氧根离子浓度的立方乘积小于等于氢氧化铁的溶度积，代入有关数据即可计算，氢氧根离子浓度=2×10-13mol/L，氢离子浓度大于等于0.05mol/L，设加入盐酸的体积为x，则有x×2/100=0.05，解x=2.5ml。

考点： 氧化还原反应，离子方程式书写，原电池原理的应用等

【名师点睛】在原电池是将化学能变成电能的装置，原电池中负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应。电解池是将电能变成化学能的装置，电解池中阳极失去电子发生氧化反应，阴极得到电子发生还原反应。