Question

17．与MnO₂-Zn电池类似，K₂FeO₄-Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，请回答下列问题：
（1）该电池放电时生成+3价铁的化合物，则电池放电时正极的电极反应式为FeO₄^2-+4H₂O+3e^-=Fe（OH）₃↓+5OH^-；
（2）完成制备电池正极材料过程中某一反应的化学方程式：
2FeCl₃+10NaOH+3NaClO═2Na₂FeO₄+9NaCl+5H₂O
（3）FeO₄^2-具有强氧化性，在其钾盐溶液中加入稀硫酸，溶液变为黄色，并有无色气体产生，该反应的离子方程式为4 FeO₄^2-+20 H⁺=4Fe³⁺+3O₂↑+10H₂O．

Answer 1

分析 （1）K₂FeO₄-Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，正极上FeO₄^2-得电子和H₂O反应生成Fe（OH）₃；
（2）反应中NaClO是氧化剂，还原产物是NaCl，根据元素守恒，可知反应式中需要补充NaCl和H₂O，根据化合价升降法配平方程；
（3）FeO₄^2- 具有强氧化性，在其钠盐溶液中加入稀硫酸，溶液变为黄色，说明有Fe³⁺生成，并有无色气体产生，根据电子转移守恒，只能为O元素被氧化，故还生成O₂，配平书写离子方程式．

解答 解：（1）K₂FeO₄-Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，正极上FeO₄^2-得电子和H₂O反应生成Fe（OH）₃，电极反应式为FeO₄^2-+3e^-+4H₂O=Fe（OH）₃+5 OH^-，故答案为：FeO₄^2-+4H₂O+3e^-=Fe（OH）₃↓+5OH^-；
（2）反应中FeCl₃→Na₂FeO₄，铁元素化合价由+3价升高为+6价，化合价总升高3价，NaClO→NaCl，氯元素化合价由+1降低为-1价，化合价总共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故FeCl₃系数为2，NaClO系数为3，由铁元素守恒可知 Na₂FeO₄系数为2，由氯元素守恒可知NaCl系数为2×3+3=9，根据钠元素守恒可知NaOH系数为9+2×2=13，由氢元素守恒可知H₂O系数为5，配平方程式为2FeCl₃+10NaOH+3NaClO=2Na₂FeO₄+9NaCl+5H₂O，故答案为：2、10、3、2、9NaCl、5H₂O；（3）FeO₄^2- 具有强氧化性，在其钠盐溶液中加入稀硫酸，溶液变为黄色，说明有Fe³⁺生成，并有无色气体产生，根据电子转移守恒，只能为O元素被氧化，故还生成O₂，反应离子方程式为：4 FeO₄^2-+20 H⁺=4Fe³⁺+3O₂↑+10H₂O，
故答案为：4 FeO₄^2-+20 H⁺=4Fe³⁺+3O₂↑+10H₂O．

点评 本题考查化学反应及电极反应的书写，为高考常见题型，侧重氧化还原反应的离子反应考查，注意电子、电荷守恒，注重化学用语的夯实训练，题目难度不大．