Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）是铁的一种重要化合物，具有极强的氧化性。

（1）将适量K₂FeO₄溶解于pH=4.74的溶液中，配制成c(FeO₄^2－)=1.0×10^－3mol·L^－的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c(FeO₄^2－)随时间变化的结果如图1所示。

该实验的目的是_______________________；FeO₄^2－发生反应的△H____________0（填“＞”“＜”或“＝”）

（2）将适量K₂FeO₄分别溶解于pH=4.74、7.00、11.50的水溶液中，配制成c(FeO₄^2－)=1.0×10^－3 mol·L^－的试样，静置，考察不同初始pH的水溶液对K₂FeO₄某种性质的影响，其变化图像见图2，800min时，在pH=11.50的溶液中，K₂FeO₄的浓度比在pH=4.74的溶液中高，主要原因是______________。

（3）电解法是工业上制备K₂FeO₄的一种方法。以铁为阳极电解氢氧化钠溶液，然后在阳极溶液中加入KOH，即在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾（K₂FeO₄），说明            。电解时阳极发生反应生成FeO₄^2－，该电极反应式为______________。

（4）与MnO₂—Zn电池类似，K₂FeO₄—Zn也可以组成高铁电池，K₂FeO₄在电池中作正极材料，其电极反应式为FeO₄^2－+3eˉ+4H₂O→Fe(OH)₃+5OHˉ，则该电池总反应的离子方程式为_______________。图3为高铁酸钾电池和高能碱性电池放电曲线，由此可得出的高铁酸钾电池的优点有_______________________、________________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）探究温度对FeO₄^2－影响（温度越高，高铁酸钾越不稳定），＞（各2分）

（2）pH=11.50时溶液中OHˉ离子浓度大，不利于K₂FeO₄与水的反应正向进行。     （2分）

（3）同温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小  （2分）

Fe+8OHˉ－6eˉ= FeO₄^2－+4H₂O  （2分）

（4）3Zn+2FeO₄^2－+8H₂O=3Zn(OH)₂+2Fe(OH)₃+4OHˉ     （2分）

放电时间长、工作电压稳定    （各1分）

【解析】

试题分析：（1）由图1数据可知，温度越高，相同时间内FeO₄^2－浓度变化越快，高铁酸钾溶液平衡时FeO₄^2－浓度越小，温度越高FeO₄^2－浓度越小，正向反应是吸热反应；

故答案为：温度越高，高铁酸钾越不稳定（或温度越高，高铁酸钾与水反应的速率越快）；＞

（2）由图2数据可知，溶液pH越小，相同时间内FeO₄^2－浓度变化越快，高铁酸钾溶液平衡时FeO₄^2－浓度越小．高铁酸钾在水中的反应为4FeO₄^2－+10H₂O4Fe(OH)₃ +8OH^－+3O₂↑，pH=11.50的溶液中OH^－离子浓度大，使上述平衡向左移动，FeO₄^2－浓度增大，不利于K₂FeO₄与水的反应正向进行；

故答案为：pH=11.50的溶液中OH^－离子浓度大，使上述平衡向左移动，不利于K₂FeO₄与水的反应正向进行；

（3）以铁为阳极电解氢氧化钠溶液，然后在阳极溶液中加入KOH，即在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾（K₂FeO₄），说明同温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小；阳极是铁失电子在碱性溶液中发生氧化反应生成FeO₄^2－；电极反应为：Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO₄^2－+4H₂O；

故答案为：同温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小；Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO₄^2－+4H₂O；

（4）原电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：①FeO₄^2－+3eˉ+4H₂O→Fe(OH)₃ +5OHˉ；负极电极反应为：②Zn-2e^－+2OH^－=Zn(OH)₂ ；依据电极反应的电子守恒，①×2+②×3合并得到电池反应为：3Zn+2FeO₄^2－+8H₂O=3Zn(OH)₂ +2Fe(OH)₃ +4OHˉ；由图3知高铁电池比高能碱性电池放电时间长，工作电压稳定；

故答案为：3Zn+2FeO₄^2－+8H₂O=3Zn(OH)₂ +2Fe(OH)₃ +4OHˉ；放电时间长，工作电压稳定；

考点：电解原理；化学平衡的影响因素