Question

5．铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用．请回答下列问题：
（1）黄铁矿（主要成分为FeS₂）是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料．高温下可发生反应：
3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃O₄
该过程中若有1.5mol FeS₂参加反应，则反应过程中转移16mol电子．
（2）氯化铁溶液显酸性，原因是FeCl₃电离出的Fe³⁺在水溶液中发生水解，使溶液显酸性，离子方程式：Fe³⁺+3H₂OFe（OH）₃+3H⁺（用适当的文字和离子方程式解释），用惰性电极电解氯化铁溶液之初，阳极电极反应式为：
2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
（3）高铁电池是一种新型二次电池，电解液为碱溶液，其反应式为：
3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH$?_{放电}^{充电}$3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O
放电时电池的负极反应式为Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；充电时电解液的pH减小（填“增大”“减小”或“不变”之一）．

Answer 1

分析 （1）依据方程式：3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃O₄，中各元素化合价变化数目计算解答；
（2）三价铁离子为弱碱阳离子，水解生成氢氧化铁和氢离子；用惰性电极电解氯化铁溶液之初，阳极氯离子放电生成氯气；
（3）分析3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH$?_{放电}^{充电}$3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O，锌在放电时失去电子发生氧化反应，在碱性环境下生成氢氧化锌；由电池反应可知，充电时消耗KOH．

解答 解：（1）3FeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6SO₂+Fe₃O₄中，Fe、S元素的化合价升高，O元素的化合价降低，3molFeS₂参加反应，转移电子数为32mol，所以1.5molFeS₂参加反应，则消耗氧气为4mol，由O元素的化合价变化可知，转移的电子为4mol×2×（2-0）=16mol，
故答案为：16；
（2）三价铁离子为弱碱阳离子，水解生成氢氧化铁和氢离子，离子方程式为：Fe³⁺+3H₂O  Fe（OH）₃+3H⁺，所以氯化铁溶液显酸性；
用惰性电极电解氯化铁溶液之初，阳极氯离子放电生成氯气，电极反应式：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
故答案为：FeCl₃电离出的Fe³⁺在水溶液中发生水解，使溶液显酸性．Fe³⁺+3H₂O  Fe（OH）₃+3H⁺；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）Zn元素的化合价升高，放电时负极上Zn失去电子，电极反应为Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂，由电池反应可知，充电时消耗KOH，则pH减小，
故答案为：Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂；减小．

点评 本题考查了氧化还原反应、电解质、原电池，熟悉氧化还原反应规律、原电池、电解池工作原理是解题关键，题目难度不大．