Question

亞鐵鹽、鐵鹽、高鐵酸鹽等鐵的重要化合物之間可以相互轉(zhuǎn)化（見圖）．利用轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生的特征變化，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)或能量的轉(zhuǎn)化，還用于化學的定性或定量研究．
已知FeO₄^2-只能在強堿性介質(zhì)中穩(wěn)定存在，在酸性介質(zhì)或水中不穩(wěn)定：
4FeO₄^2-+20H⁺═4Fe³⁺+3O₂↑+10H₂O；4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃↓+3O₂↑+8OH^-
請利用下列用品：FeCl₂溶液（淺綠色）、FeCl₃溶液（黃色）、Na₂FeO₄溶液（紫紅色）、鐵粉、KSCN溶液、NaOH溶液、NaClO溶液、鹽酸、氯水、蒸餾水及必要的實驗儀器．完成下列任務：
（1）設計一個實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化①（由FeCl₂溶液制FeCl₃固體）或④（由FeCl₃溶液制FeCl₂固體）的實驗方案（要求產(chǎn)物純凈），你選擇

 

（填：①或④），其簡要實驗步驟為：

 

．
（2）在濃堿中，用NaClO可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)化②，請完成這一反應的離子方程式：
3ClO^-+2Fe（OH）₃+

 

=2FeO₄^2-+

 

+5H₂O
（3）一種新型高能堿性電池利用了轉(zhuǎn)化③將化學能轉(zhuǎn)化為電能．該電池由電解質(zhì)（KOH水溶液）、K₂FeO₄、金屬鋅及必要的填充材料構(gòu)成．請完成該電池放電時發(fā)生反應的化學方程式：2K₂FeO₄+

 

+8H₂O═2Fe（OH）₃+3Zn （OH）₂+

 

．
（4）高鐵酸鹽是比高錳酸鹽更強的氧化劑，它還是一種“綠色、環(huán)保、高效”凈水劑，具有很好的殺菌效果、形成絮凝物將水中的懸浮雜質(zhì)除去．說它是“綠色環(huán)保高效”凈水劑的原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）先選擇①（由FeCl₂溶液制FeCl₃固體）或④（由FeCl₃溶液制FeCl₂固體）轉(zhuǎn)化反應，然后根據(jù)反應制定實驗方案；
（2）根據(jù)化合價變化判斷反應后氯元素化合價，再根據(jù)質(zhì)量守恒判斷反應物中的未知物；
（3）根據(jù)題中信息可知反應物為鋅，根據(jù)質(zhì)量守恒判斷出生成物及計量數(shù)；
（4）根據(jù)高鐵酸鹽是比高錳酸鹽更強的氧化劑，能夠殺菌消毒，且反應后生成產(chǎn)物為鐵離子，鐵離子能夠水解生成氫氧化鐵膠體能夠凈水等方面分析．

解答：解：（1）若選①在氯化亞鐵溶液中加入過量氯水蒸發(fā)濃縮后，滴入少量稀鹽酸使紅棕色溶液變?yōu)辄S色（消除加熱后水解生成的氫氧化鐵），然后降溫結(jié)晶，過濾可得氯化鐵固體；若選④，在三氯化鐵溶液中加入過量的鐵粉，充分反應后過濾，濾液在氯化氫的蒸氣中蒸干，可得氯化亞鐵固體，
故答案為：①；在氯化亞鐵溶液中加入過量氯水蒸發(fā)濃縮后，滴入少量稀鹽酸使紅棕色溶液變?yōu)辄S色（消除加熱后水解生成的氫氧化鐵），然后降溫結(jié)晶，過濾可得氯化鐵固體；
（2）反應方程式中鐵元素化合價升高了：（6-3）×2=6，設氯元素反應后化合價為x，氯元素化合價降低：3（1-x），反應方程式中化合價升高和降低應該相等，即：3（1-x）=6，x=-1價，反應后次氯酸被還原成了氯離子，氯離子計算量為3，再根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒可知，反應物為氫氧根離子，計算量為4，
故答案為：4OH^-；3Cl^-；
（3）一種新型高能堿性電池利用了轉(zhuǎn)化③將化學能轉(zhuǎn)化為電能，該電池由電解質(zhì)（KOH水溶液）、K₂FeO₄、金屬鋅及必要的填充材料構(gòu)成，所以反應物為鐵酸鉀和金屬鋅，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，金屬鋅的計量數(shù)為3，生成物中未知物為氫氧化鉀，計量數(shù)為4，
故答案為：3Zn；4KOH；
（4）高鐵酸鹽是比高錳酸鹽更強的氧化劑，在殺菌消毒的過程中被還原為+3價的鐵，生成具有強吸附性的氫氧化鐵，通過吸附與水中的細微懸浮物共同聚沉，不會象用氯氣消毒那樣產(chǎn)生有害的含氯物質(zhì)，所以是一種“綠色、環(huán)保、高效”凈水劑，
故答案為：該凈水劑在殺菌消毒的過程中被還原為+3價的鐵，生成具有強吸附性的氫氧化鐵，通過吸附與水中的細微懸浮物共同聚沉，不會象用氯氣消毒那樣產(chǎn)生有害的含氯物質(zhì)．

點評：本題考查了鐵鹽和亞鐵鹽的轉(zhuǎn)化，題目難度中等，涉及了實驗方案的設計、離子方程式、化學方程式書寫等知識，解題時注意電荷守恒、質(zhì)量守恒的應用，試題貼近高考，針對性強，有利于激發(fā)學生的學習興趣和學習積極性．