Question

鐵是應用最廣泛的金屬，鐵的鹵化物、氧化物以及高價鐵的含氧酸鹽均為重要化合物。
(1)要確定鐵的某氯化物FeCl_x的化學式，可用離子交換和滴定的方法。實驗中稱取0.54 g的FeCl_x樣品，溶解后先進行陽離子交換預處理，再通過含有飽和OH^－的陰離子交換柱，使Cl^－和OH^－發(fā)生交換。交換完成后，流出溶液的OH^－用0.40 mol·L^－1的鹽酸滴定，滴至終點時消耗鹽酸25.0 mL。計算該樣品中氯的物質(zhì)的量，并求出FeCl_x中x值：________(列出計算過程)；
(2)現(xiàn)有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物樣品，采用上述方法測得n(Fe)：n(Cl)＝1：2.1，則該樣品中FeCl₃的物質(zhì)的量分數(shù)為________。在實驗室中，F(xiàn)eCl₂可用鐵粉和________反應制備，F(xiàn)eCl₃可用鐵粉和________反應制備；
(3)FeCl₃與氫碘酸反應時可生成棕色物質(zhì)，該反應的離子方程式為______；
(4)高鐵酸鉀(K₂FeO₄)是一種強氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料。FeCl₃與KClO在強堿性條件下反應可制取K₂FeO₄，其反應的離子方程式為________；與MnO₂－Zn電池類似，K₂FeO₄－Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，其電極反應式為________，該電池總反應的離子方程式為________。

Answer 1

(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＝0.185 g，n(Fe)＝≈0.0033 mol，n(Fe)：n(Cl)＝0.0033：0.010≈1：3，x＝3
(2)0.1；HCl；Cl₂
(3)2Fe^3＋＋2I^－=2Fe^2＋＋I₂　(4)2Fe(OH)₃＋4OH^－＋3ClO^－=2FeO₄^2-＋3Cl^－＋5H₂O；
FeO₄^2-＋3e^－＋4H₂O=Fe(OH)₃＋5OH^－；
3Zn＋2FeO₄^2-＋8H₂O=3Zn(OH)₂＋2Fe(OH)₃＋4OH^－

(1)n(H^＋)＝n(OH^－)＝n(Cl^－)＝0.40 mol·L^－1×25.0×10^－3 L＝0.010 mol,0.54 g樣品中m(Cl)＝0.010 mol×35.5 g·mol^－1＝0.355 g，則m(Fe)＝0.54 g－0.355 g＝0.185 g，n(Fe)＝≈0.0033 mol，故n(Fe)：n(Cl)＝0.0033：0.010≈1：3，所以x＝3。(2)根據(jù)題意得則＝0.1；氯氣具有強氧化性，可將鐵直接氧化為＋3價，而鹽酸的氧化性較弱。(3)Fe^3＋有較強的氧化性，能將I^－氧化成單質(zhì)，相應離子方程式為：2Fe^3＋＋2I^－=I₂＋2Fe^2＋。(4)在強堿性溶液中，F(xiàn)e^3＋以Fe(OH)₃形式存在，KClO氧化Fe(OH)₃后本身會被還原為Cl^－，由題設條件可先寫出：Fe(OH)₃＋ClO^－―→FeO₄^2-＋Cl^－，依據(jù)得失電子守恒配平上述四種離子：2Fe(OH)₃＋3ClO^－―→2FeO₄^2-＋3Cl^－＋H₂O、再結合電荷守恒及介質(zhì)是堿性的可得到：2Fe(OH)₃＋3ClO^－＋4OH^－=2FeO₄^2-＋3Cl^－＋5H₂O。K₂FeO₄在正極上得到電子被還原為Fe^3＋，F(xiàn)eO₄^2-＋3e^－＋4H₂O=Fe(OH)₃＋5OH^－；電池工作后，鋅轉化為Zn(OH)₂，故總反應為：2FeO₄^2-＋3Zn＋8H₂O=2Fe(OH)₃＋3Zn(OH)₂＋4OH^－。