Question

【題目】Ⅰ．高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更強(qiáng)，無二次污染，工業(yè)上是先制得高鐵酸鈉，然后在低溫下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和，使高鐵酸鉀析出。

(1)干法制備高鐵酸鈉的主要反應(yīng)為：

2FeSO4 + 6Na2O2 = 2Na2FeO4 + 2Na2O + 2Na2SO4 + O2↑該反應(yīng)中還原劑是________________。(填化學(xué)式)

(2)濕法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)是在堿性環(huán)境中進(jìn)行，反應(yīng)體系中有六種反應(yīng)微粒：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO42-、Cl－、H2O。

①請(qǐng)依據(jù)上述信息，寫出并配平濕法制高鐵酸鉀的離子反應(yīng)方程式：_____________。

②每生成2mol FeO42-轉(zhuǎn)移________mol電子，若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.5mol電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為________mol。

Ⅱ．已知：2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2，2Fe2＋＋Br2=2Fe3＋＋2Br－。

(1)含有1 mol FeI2和1 mol FeBr2的溶液中通入2.5 mol Cl2，此時(shí)依次被氧化的離子是__________，被氧化的離子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的量之比是________________。

(2)若向含a mol FeI2和b mol FeBr2的混合溶液中通入c mol Cl2，當(dāng)該混合溶液與通入的Cl2恰好完全反應(yīng)時(shí)，a、b、c的關(guān)系為______________________(用含a、b、c的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】FeSO4 Na2O2 2Fe(OH)3+3ClO－+4OH－=2FeO42-+3Cl－+5H2O 6 0.25 I－、Fe2＋、Br－ 2:2:1 c=1.5a + 1.5b

【解析】

I.(1)在2FeSO4+6Na2O2=2NaFeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑中Fe、O元素的化合價(jià)升高，O元素的化合價(jià)降低，利用氧化還原反應(yīng)規(guī)律判斷；

(2) ①濕法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)，則FeO42-為產(chǎn)物，Fe(OH)3為反應(yīng)物，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，ClO-為反應(yīng)物，Cl-為生成物，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等配平參加氧化還原反應(yīng)的微粒，再結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平其它微粒的系數(shù)；

②根據(jù)Fe元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子，還原產(chǎn)物為Cl-，根據(jù)Cl元素化合價(jià)變化計(jì)算生成Cl-的物質(zhì)的量；

II.由2Fe3++2I-=2Fe2++I2和2Fe2++Br2=2Br-+2Fe3+可知，微粒的還原性強(qiáng)弱順序是：I-＞Fe2+＞Br-，向溶液中通入氯氣，氯氣首先和I-反應(yīng)，然后再和Fe2+反應(yīng)，最后和Br-反應(yīng)。根據(jù)FeI2、FeBr2、Cl2的物質(zhì)的量，結(jié)合反應(yīng)的離子方程式計(jì)算。

I.(1)反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)由+2價(jià)升高為+6價(jià)，被氧化，FeSO4為還原劑；過氧化鈉中O元素的化合價(jià)由-1價(jià)升高為0，由-1價(jià)降低為-2價(jià)，過氧化鈉既是氧化劑也是還原劑。故該反應(yīng)中的還原劑為FeSO4和Na2O2；

(2) ①濕法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)，則FeO42-為產(chǎn)物，Fe(OH)3為反應(yīng)物，Fe元素化合價(jià)升高3價(jià)，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，ClO-為反應(yīng)物，Cl-為生成物，化合價(jià)降低2價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，故Fe(OH)3和FeO42-的系數(shù)為2，ClO-和Cl-的系數(shù)為3，根據(jù)電荷守恒可知，OH-為反應(yīng)物，系數(shù)為4，由元素守恒可知H2O為生成物，其系數(shù)為5，離子方程式為：2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

②根據(jù)Fe元素化合價(jià)變化可知：每產(chǎn)生1mol FeO42-，電子轉(zhuǎn)移3mol，則生成2mol FeO42-轉(zhuǎn)移6mol電子；

若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.5mol電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為n(Cl-)=0.5mol÷2=0.25mol；

II. (1) ①根據(jù)2Fe3++2I-=2Fe2++I2和2Fe2++Br2=2Br-+2Fe3+可知，微粒的還原性強(qiáng)弱順序是：I-＞Fe2+＞Br-。向溶液中通入氯氣，氯氣首先和I-反應(yīng)，然后再和Fe2+反應(yīng)，最后和Br-反應(yīng)。向含有1mol FeI2和1mol FeBr2的溶液中通入2.5mol Cl2，先發(fā)生反應(yīng)2I-+Cl2=I2+2Cl-，2mol I-完全反應(yīng)需要氯氣1mol，然后發(fā)生反應(yīng)Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+，2mol Fe2+反應(yīng)需要1mol氯氣，還有0.5mol氯氣，發(fā)生反應(yīng)：Cl2+2Br-=2Cl-+Br2，消耗1molBr-，所以被氧化的離子依次是2molI-、2molFe2+、1mol Br-，所以它們的物質(zhì)的量的比是2:2:1；

②a mol FeI2完全被氧化轉(zhuǎn)移3amol電子，b mol FeBr2完全被氧化轉(zhuǎn)移3bmol電子，由得失電子守恒可知，當(dāng)I-、Fe2+、Br-完全被氧化時(shí)，消耗氯氣的物質(zhì)的量為n(Cl2)=0.5×(3a+3b)mol，即c=。