Question

铁是目前人类使用量最大的金属，它能形成多种化合物。

（1）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FeCl₂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1molC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，如下图所示。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、K_sp(CdS)=3.6×10^-29．请写出用硫化亚铁处理含Cd²⁺的工业废水的离子方程式__________________，在FeS、CdS的悬浊液中c(Fe²⁺)：c(Cd²⁺)=______________。

（4）已知25℃时，K_sp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-38，此温度下若在实验室中配制5mol/L 100mL FeCl₃溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入___________ml、2mol/L的盐酸（忽略加入盐酸体积）。

Answer

（1）硫氰化钾溶液 铁粉

（2）①2FePO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO↑ 2NA

②正 LiFePO4－e-= FePO4+Li+

（3）Cd2+(aq)+FeS(s)=Fe2+(aq)+CdS(s) 1.75×1011 （4）2.5

【解析】

试题分析：（1）检验氯化铁常用硫氰化钾溶液，滴加硫氰化钾溶液溶液显血红色，可证明有氯化铁；因Fe+2FeCl3=3FeCl2，故为防止FeCl2溶液中含有FeCl3，最好在FeCl2溶液中加入铁粉就可以了；（2）①可燃性气体是CO，反应过程中铁元素由+3价降低到+2价，Li2CO3中的碳元素由+4价降低到+2价，由此可写出对应的反应式：2FePO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO↑；反应中碳有0价升高为+2价，若有1molC参与反应，则转移的电子2mol，数目为2NA；②已知FePO4+LiLiFePO4，FePO4中Fe元素得电子，则放电时FePO4在正极发生得电子的发生还原反应，充电时阳极的方程式为：LiFePO4－e-= FePO4+Li+；（3）溶度积常数Ksp(FeS)=6.3×10-18、Ksp(CdS)=3.6×10-29，溶度积常数分析判断CdS更难溶，可以实现沉淀转化，Cd2+(aq)+FeS(s)=Fe2+(aq)+CdS(s)，所以能用硫化亚铁处理含Cd2+的工业废水；在FeS、CdS的悬浊液中c(S2-)是相等的，因此c(Fe2+)：c(Cd2+)= Ksp(FeS)/ Ksp(CdS)= =6.3×10-18/3.6×10-29=1.75×1011；（4）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c3(OH-)≤4.0×10−38/5，c(OH-)=2×10-13mol/L，c(H+)≥0.05mol/L，设加入盐酸体积为xmL，则有x×2mol/L÷100mL=0.05mol/L，解得x=2.5，故至少要加入2.5mL相应的盐酸。

考点：以氯化铁以及氯化亚铁的制取为载体，氧化还原反应、离子方程式的书写、化学方程式的书写、原电池原理的应用等