Question

（12分）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

（1）n(Cl) = 0.06L×1.0mol·L-1 = 0.06 mol 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）0.80

（3）SO2+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++4H+

（4）2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH- = 2FeO42- + 5H2O + 3Cl-；3Zn - 6e- + 6OH- = 3Zn(OH)2；

2FeO42- + 6e- + 8H2O = 2Fe(OH)3 +10OH-

【解析】

试题分析：（1）消耗1.0 mol·L-1的盐酸60.0mL，可知n(Cl)= 0.06L×1.0mol·L-1 = 0.06 mol，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）设 FeCl2和FeCl3的物质的量分别为xmol和ymol；则（x+y）:(2x+3y)=1:2.8；得y:(x+y)= 0.80；（3）把SO2气体通入FeCl3溶液中，发生反应的离子方程式为SO2+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++4H+；（4）FeCl3被KClO在强碱性条件下氧化为K2FeO4，离子方程式为，2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH- = 2FeO42- + 5H2O + 3Cl-；K2FeO4—Zn组成碱性电池，其中Zn极为负极，K2FeO4为正极，负极电极反应为3Zn - 6e- + 6OH- = 3Zn(OH)2；正极电极反应式为2FeO42- + 6e- + 8H2O = 2Fe(OH)3 +10OH-。

考点：本题考查氧化还原反应、原电池。