Question

17．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有極強(qiáng)的氧化性，可作為水處理劑和高容量電池材料．
（1）FeO₄^2-與水反應(yīng)的方程式為4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，K₂FeO₄在處理水的過(guò)程中所起的作用有能夠消毒殺菌，同時(shí)FeO₄^2-被還原成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺水解形成Fe（OH）₃膠體，能夠吸附水中懸浮雜質(zhì)；
（2）與MnO₂-Zn電池類(lèi)似，K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；
（3）將適量K₂FeO₄配制成c（FeO₄^2-）=1.0×10^-3mol•L^-1（1.0mmol•L^-1）的試樣，F(xiàn)eO₄^2-在水溶液中的存在形態(tài)如圖所示．下列說(shuō)法正確的是BD（填字母）
A．不論溶液酸堿性如何變化，鐵元素都有4種存在形態(tài)
B．改變?nèi)芤旱膒H，當(dāng)溶液由pH=10降至pH=4的過(guò)程中，HFeO₄^-的分布分?jǐn)?shù)先增大后減小
C．向pH=8的這種溶液中加KOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：H₂FeO₄+OH^-=HFeO₄^-+H₂O
D．pH約為2.5 時(shí)，溶液中H₃FeO₄⁺和HFeO₄^-比例相當(dāng)
（4）HFeO₄^-═H⁺+FeO₄^2-的電離平衡常數(shù)表達(dá)式為K，其數(shù)值接近C（填字母）．
A．10^-2.5     B．10^-6    C．10^-7     D．10^-10
（5）25℃時(shí)，CaFeO₄的K_sp=4.536×10^-9，若要使100mL，1.0×10^-3mol•L^-1的K₂FeO₄溶液中的c（FeO₄^2- ）完全沉淀（一般認(rèn)為離子濃度小于1×10^-5mol•L^-1時(shí)上為完全沉淀），則理論需控制溶液中Ca²⁺濃度至少為4.536×10^-5mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有極強(qiáng)的氧化性，是一種優(yōu)良的水處理劑，起到殺菌消毒作用，形成膠體具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用；
（2）正極是FeO₄^2-發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧化鐵，電極反應(yīng)式為：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；
（3）A、不同PH值時(shí)，溶液中鐵元素的存在形態(tài)及種數(shù)不相同，比如在PH值等于6時(shí)，就只有兩種形態(tài)；
B．根據(jù)圖片知，改變?nèi)芤旱膒H，當(dāng)溶液由pH=10降至pH=4的過(guò)程中，HFeO₄^-的分布分?jǐn)?shù)先增大后減小；
C．向pH=8的這種溶液中加KOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：HFeO₄^-+OH^-=FeO₄^2-+H₂O
D．根據(jù)圖片知pH約為2.5 時(shí)，溶液中H₃FeO₄⁺和HFeO₄^-比例相當(dāng)；
（4）平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
（5）根據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算．

解答 解：（1）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有極強(qiáng)的氧化性，是一種優(yōu)良的水處理劑，起到殺菌消毒作用，同時(shí)FeO₄^2- 被還原成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺水解形成Fe（OH）₃膠體，具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用；
故答案為：能夠消毒殺菌，同時(shí)FeO₄^2- 被還原成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺水解形成Fe（OH）₃膠體，能夠吸附水中懸浮雜質(zhì)；
（2）正極是FeO₄^2-發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧化鐵，電極反應(yīng)式為：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-，故答案為：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；
（3）A、不同PH值時(shí)，溶液中鐵元素的存在形態(tài)及種數(shù)不相同，比如在PH值等于6時(shí)，就只有兩種形態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)圖片知，改變?nèi)芤旱膒H，當(dāng)溶液由pH=10降至pH=4的過(guò)程中，HFeO₄^-的分布分?jǐn)?shù)先增大后減小，故正確；
C．向pH=8的這種溶液中加KOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：HFeO₄^-+OH^-=FeO₄^2-+H₂O，故錯(cuò)誤；
D．根據(jù)圖片知pH約為2.5 時(shí)，溶液中H₃FeO₄⁺和HFeO₄^-比例相當(dāng)，故正確；
故選BD；
（4）HFeO₄^-?H⁺+FeO₄^2-的電離平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（{H}^{+}）•c（Fe{O}_{4}^{2-}）}{c（HFe{O}_{4}^{-}）}$，根據(jù)圖象知，等HFeO₄^-和FeO₄^2-
濃度相等時(shí)，溶液中氫離子濃度接近中性，所以K接近10^-7，
故答案為：C； 
（5）25℃時(shí)，CaFeO₄的K_sp=4.536×10^-9，若要使100mL1.0×10^-3mol•L^-1的K₂FeO₄溶液中的c（FeO₄^2- ）完全沉淀，理論上至少要加入的Ca（OH）₂的物質(zhì)的量=$\frac{{K}_{sp}}{c（Fe{O}_{4}^{2-}）}$=$\frac{4.536×1{0}^{-9}}{1.0×1{0}^{-5}}$=4.536×10^-5，故答案為：4.536×10^-5mol•L^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了溶度積常數(shù)、高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的性質(zhì)等知識(shí)點(diǎn)，難度中等，難點(diǎn)是溶度積常數(shù)的有關(guān)計(jì)算，當(dāng)溶液中離子濃度為1×10^-5mol/L時(shí)認(rèn)為離子完全沉淀，為易錯(cuò)點(diǎn)．