Question

(17分)鐵及其化合物在日常生活、生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。氯化鐵和高鐵酸鉀都是常見的水處理劑。下圖為制備氯化鐵及進(jìn)一步氧化制備高鐵酸鉀的工藝流程。

請回答下列問題
（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C(石墨)2Fe(s)+3CO（g）△H=+489.0KJ·mol；
②C(石墨)+CO₂（g）2CO(g)△H=+172.5KJ·mol；用赤鐵礦為原料在高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為Fe₂O₃（s）+3CO(g)2Fe(s)+3CO₂（g）△H=  KJ·mol。
（2）吸收劑x的溶質(zhì)為____________(寫化學(xué)式)。
（3）氧化劑Y為“84消毒液”的有效成分，則在堿性條件下反應(yīng)①的離子方程式為
__________________________________________________________________
（4）過程②是在某低溫下進(jìn)行的，反應(yīng)的化學(xué)方程式為=，說明此溫度下__________ (填“>”或“<”)。
假定此過程中完全轉(zhuǎn)化為，若最終制得粗產(chǎn)品206.25t，產(chǎn)品純度為96％，則理論上至少需要氧化劑Y的質(zhì)量是___________t。
（5）高鐵電池是一種新型二次電池，電解液為強(qiáng)堿溶液，其電池反應(yīng)為：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH，放電時電池的負(fù)極反應(yīng)式為______________________________________。

Answer 1

（1）－28.5 （3分）      （2）FeCl₂（3分）      
（3）2Fe^3＋＋3ClO^－＋10OH^－="=" 2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O（3分） 
（4）＜ （2分）   111.75（3分）      
（5）Zn＋2OH^－－2e^－="=" Zn(OH)₂（3分）

試題分析：（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C(石墨)2Fe(s)+3CO（g）△H=+489.0KJ·mol^—1；
②C(石墨)+CO₂（g）2CO(g)△H=+172.5KJ·mol^—1；根據(jù)蓋斯定律：①—②×3得
Fe₂O₃（s）+3CO(g)2Fe(s)+3CO₂（g）△H=－28.5KJ·mol^—1。（2）根據(jù)題給流程知，尾氣氯氣與吸收劑x反應(yīng)生成氯化鐵溶液，則吸收劑x的溶質(zhì)為FeCl₂。（3）根據(jù)題給流程知，“84消毒液”的有效成分次氯酸鈉在堿性條件下與三氯化鐵溶液反應(yīng)生成高鐵酸鈉，利用化合價升降法結(jié)合原子守恒、電荷守恒知，該反應(yīng)的離子方程式為2Fe^3＋＋3ClO^－＋10OH^－="=" 2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O；（4）由題給反應(yīng)知，高鐵酸鈉在在某低溫下轉(zhuǎn)化為高鐵酸鉀，根據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化知識知，沉淀易向更難溶的方向轉(zhuǎn)化，，說明此溫度下K_sp(K₂FeO₄)＜K_sp(K₂FeO₄)。由題給反應(yīng)得關(guān)系式：3NaClO——2K₂FeO_4，將題給數(shù)據(jù)代入關(guān)系式計(jì)算得需要氧化劑NaClO的質(zhì)量是111.75t。（5）由題給電池反應(yīng)知，該電池放電時，負(fù)極上鋅失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化鋅，電極反應(yīng)式為：Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）₂。