Question

【題目】高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途，高鐵酸鉀在異丙醇中溶解度非常小。濕法、干法制備高鐵酸鹽的原理如下表所示。

濕法	強(qiáng)堿性介質(zhì)中，Fe(NO3)3與NaClO反應(yīng)生成紫紅色高鐵酸鹽溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產(chǎn)物

(1)工業(yè)上用濕法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的流程如圖所示：

①洗滌粗品時(shí)選用異丙醇而不用水的理由是__________________________________。

②反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為__________________________________________________。

③已知25 ℃時(shí)Fe(OH)3的Ksp＝4.0×10－38，反應(yīng)Ⅱ后的溶液中c(Fe3＋)＝4.0×10－5 mol/L，則需要調(diào)整pH＝_______ 時(shí)，開始生成Fe(OH)3(不考慮溶液體積的變化)。

(2)由流程圖可見，濕法制備高鐵酸鉀時(shí)，需先制得高鐵酸鈉，然后再向高鐵酸鈉中加入飽和KOH溶液，即可析出高鐵酸鉀，析出后溶液中c(K＋)<c(Na＋)。由以上信息可知______(填字母)。

A．高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉大 　　B．Ksp(K2FeO4)<Ksp(Na2FeO4)

(3)干法制備K2FeO4的反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為__________________。

(4) 鋅-錳堿性電池以KOH溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為：

Zn（s）+2MnO2（s）+2H2O（l）═Zn（OH）2（s）+2MnOOH（s）。

Zn--K2FeO4 也可以組成堿性電池，與 Zn--MnO2電池類似。K2FeO4在電池中作正極材料，其電極反應(yīng)式為__________________________________________________________，該電池總反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________________。

Answer 1

【答案】 減少高鐵酸鉀的溶解損失 3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋===2FeO42-＋3Cl－＋5H2O 3 B 3∶1 FeO42-＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－ 2FeO42-＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－

【解析】試題分析：本題以高鐵酸鉀的制備為載體，考查離子方程式的書寫，氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，溶度積的計(jì)算及應(yīng)用，原電池的工作原理。

（1）①因?yàn)楦哞F酸鉀在異丙醇中溶解度非常小，洗滌粗品時(shí)選用異丙醇而不用水可減少高鐵酸鉀的溶解損失。

②根據(jù)流程，反應(yīng)I為Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，根據(jù)濕法制備高鐵酸鉀的反應(yīng)原理，反應(yīng)II為NaClO與Fe（NO3）3在堿性介質(zhì)中生成紫紅色的高鐵酸鈉，Fe3+被氧化成FeO42-，ClO-被還原成Cl-，反應(yīng)可寫成：ClO-+Fe3+→Cl-+FeO42-，Cl元素的化合價(jià)由+1價(jià)降至-1價(jià)，Fe元素的化合價(jià)由+3價(jià)升至+6價(jià)，根據(jù)元素化合價(jià)升降總數(shù)相等配平：3ClO-+2Fe3+→3Cl-+2FeO42-，結(jié)合溶液呈堿性、原子守恒、電荷守恒，寫出離子方程式為3ClO-+2Fe3++10OH-=3Cl-+2FeO42-+5H2O。

③要開始產(chǎn)生沉淀，離子積要達(dá)到Ksp，K sp=c（Fe3+）·c3（OH-）=4.010-38，c（OH-）==110-11mol/L，則c（H+）=110-3mol/L，pH=-lg c（H+）=3。

（2）濕法制備高鐵酸鉀時(shí)，需先制得高鐵酸鈉，然后再向高鐵酸鈉中加入飽和KOH溶液，即可析出高鐵酸鉀，析出后溶液中c(K＋)<c(Na＋)，說明高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉小，Ksp(K2FeO4)<Ksp(Na2FeO4)，答案選B。

（3）干法制備K2FeO4的原理為：Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鉀和KNO2等產(chǎn)物；反應(yīng)中Fe元素的化合價(jià)由Fe2O3中的+3價(jià)升高到高鐵酸鉀中的+6價(jià)，Fe2O3為還原劑；N元素的化合價(jià)由KNO3中的+5價(jià)降至KNO2中的+3價(jià)，KNO3為氧化劑；根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3:1。

（4）K2FeO4在電池中作正極材料，在堿性電解液中，FeO42-被還原成Fe（OH）3，正極電極反應(yīng)為FeO42-+3e-→Fe（OH）3，結(jié)合電解液呈堿性、原子守恒、電荷守恒，正極電極反應(yīng)式為FeO42-+3e-+4H2O=Fe（OH）3+5OH-。Zn—K2FeO4 組成的堿性電池，與 Zn—MnO2電池類似，負(fù)極電極反應(yīng)式為：Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2，將正極電極反應(yīng)式和負(fù)極電極反應(yīng)式相加消去電子得該電池總反應(yīng)的離子方程式為2FeO42-＋8H2O＋3Zn=2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－。