Question

高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。

I．高铁酸钾( K₂Fe0₄)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置：

（1）该电池放电时正极的电极反应式为                   ；若维持电流强度为1A，电池工作十分钟，理论消耗Zn       g（已知F=96500 C／mol）。

（2）盐桥中盛有饱和KC1溶液，此盐桥中氯离子向        移动（填“左”或“右”）；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向               移动（填“左”或“右”）。

（3）图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有          

Ⅱ．工业上湿法制备K₂Fe0₄的工艺流程如图3。

（4）完成“氧化”过程中反应的化学方程式：

其中氧化剂是        （填化学式）。

（5）加入饱和KOH溶液的目的是                    

（6）已知25℃时Ksp[Fe(OH)₃]=4.0×，此温度下若在实验室中配制5mol/L l00mL 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 2 mol/L的盐酸（忽略加入盐酸体积）。

Answer

（1）FeO42﹣+4H2O+3e﹣=Fe（OH）3↓+5OH﹣；0.2

（2）右；左（3）使用时间长、工作电压稳定

（4）2FeCl3+10NaOH+3NaClO═2Na2FeO4+9NaCl+5H2O；NaClO

（5）减小高铁酸钾的溶解，促进高铁酸钾晶体析出（6）2.5

【解析】

试题分析：（1）放电时高铁酸钾为正极，正极发生还原反应，电极反应式为FeO42﹣+4H2O+3e﹣=Fe（OH）3↓+5OH﹣；若维持电流强度为1A，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为1×10×60÷96500=0.0062176mol。理论消耗Zn的质量 0.0062176mol÷2×65=0.2g（已知F=96500 C／mol）。

（2）电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。

（3）图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定

Ⅱ．（4）2FeCl3+10NaOH+3NaClO═2Na2FeO4+9NaCl+5H2O氧化剂所含元素化合价降低，氧化剂是NaClO；

（5）加入饱和KOH溶液的目的是减小高铁酸钾的溶解，促进高铁酸钾晶体析出；

（6）已知25℃时Ksp[Fe(OH)3]=4.0×，此温度下若在实验室中配制5mol/L l00mL FeCl3

溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，，则至少需要加入2.5mL 2 mol/L的盐酸。

考点：本题考查氧化还原反应、原电池、沉淀溶解平衡。