Question

金属铁是应用广泛，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，可利用离子交换和滴定的方法。实验中称取3.25g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1.0 mol·L^-1的盐酸中和滴定，正好中和时消耗盐酸60.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl_x中x的值：__________________（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∶2.8，则该样品中FeCl₃的物质的量分数为___________________________________________。

（3）把SO₂气体通入FeCl₃溶液中，发生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，其中Zn极的电极反应式为________________________，K₂FeO₄的电极反应式为________________________________________。

Answer

n(Cl) = 0.06L×1.0mol·L-1=0.06mol，m(Fe) = 3.25g – 0.06 mol×35.5g·mol-1= 1.12g 故 n(Fe) = 1.12g/56g·mol-1=0.02 mol，所以n(Fe)∶n(Cl) =0.02∶0.06 = 1∶3，即x = 3 0.80 SO2+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++4H+ 2Fe(OH)3+ 3ClO-+ 4OH-= 2FeO42-+ 5H2O + 3Cl-； 3Zn - 6e- + 6OH- = 3Zn(OH)2 2FeO42-+ 6e-+ 8H2O = 2Fe(OH)3+10OH-

【解析】

（1）n(Cl) = 0.06L×1.0mol·L-1= 0.06mol ，m(Fe) = 3.25g – 0.06 mol×35.5g·mol-1= 1.12g ，故 n(Fe) = 1.12g/56g·mol-1=0.02 mol 所以 n(Fe)∶n(Cl) = 0.02∶0.06 = 1∶3，即x = 3；

（2）氯化亚铁和氯化铁的混合物的样品中氯化亚铁物质的量为xmol，氯化铁的物质的量为ymol，则有(x+y)/(2x+3y)="1:2.8" ，解x：y=1:4，则氯化铁的物质的量分数为4/（1+4）=0.80；

（3）二氧化硫被铁离子氧化生成硫酸根离子，铁离子被还原为亚铁离子。离子方程式为：SO2+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++4H+；

（4）次氯酸钾中氯+1价具有强氧化性，可将+3价的铁氧化成+6价，用氯化铁于次氯酸家在强碱条件下反应制取高铁酸钾，反应的离子方程式为：2Fe(OH)3+ 3ClO-+ 4OH-= 2FeO42-+ 5H2O + 3Cl-；锌在碱性条件下失去电子生成氢氧化锌，电极反应为：3Zn - 6e- + 6OH- = 3Zn(OH)2；高铁酸钾做正极，得到电子，生成氢氧化铁，电极反应为：2FeO42-+ 6e-+ 8H2O = 2Fe(OH)3+10OH-。