Question

【题目】Ⅰ．高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更强，无二次污染，工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。

(1)干法制备高铁酸钠的主要反应为：

2FeSO4 + 6Na2O2 = 2Na2FeO4 + 2Na2O + 2Na2SO4 + O2↑该反应中还原剂是________________。(填化学式)

(2)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)是在碱性环境中进行，反应体系中有六种反应微粒：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO42-、Cl－、H2O。

①请依据上述信息，写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：_____________。

②每生成2mol FeO42-转移________mol电子，若反应过程中转移了0.5mol电子，则还原产物的物质的量为________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，此时依次被氧化的离子是__________，被氧化的离子对应的物质的量之比是________________。

(2)若向含a mol FeI2和b mol FeBr2的混合溶液中通入c mol Cl2，当该混合溶液与通入的Cl2恰好完全反应时，a、b、c的关系为______________________(用含a、b、c的代数式表示)。

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元素的化合价升高，O元素的化合价降低，利用氧化还原反应规律判断；

(2) ①湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)，则FeO42-为产物，Fe(OH)3为反应物，由电子转移守恒可知，ClO-为反应物，Cl-为生成物，根据化合价升降总数相等配平参加氧化还原反应的微粒，再结合电荷守恒、原子守恒配平其它微粒的系数；

②根据Fe元素化合价变化计算转移电子，还原产物为Cl-，根据Cl元素化合价变化计算生成Cl-的物质的量；

II.由2Fe3++2I-=2Fe2++I2和2Fe2++Br2=2Br-+2Fe3+可知，微粒的还原性强弱顺序是：I-＞Fe2+＞Br-，向溶液中通入氯气，氯气首先和I-反应，然后再和Fe2+反应，最后和Br-反应。根据FeI2、FeBr2、Cl2的物质的量，结合反应的离子方程式计算。

I.(1)反应中Fe元素化合价由+2价升高为+6价，被氧化，FeSO4为还原剂；过氧化钠中O元素的化合价由-1价升高为0，由-1价降低为-2价，过氧化钠既是氧化剂也是还原剂。故该反应中的还原剂为FeSO4和Na2O2；

(2) ①湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)，则FeO42-为产物，Fe(OH)3为反应物，Fe元素化合价升高3价，由电子转移守恒可知，ClO-为反应物，Cl-为生成物，化合价降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故Fe(OH)3和FeO42-的系数为2，ClO-和Cl-的系数为3，根据电荷守恒可知，OH-为反应物，系数为4，由元素守恒可知H2O为生成物，其系数为5，离子方程式为：2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

②根据Fe元素化合价变化可知：每产生1mol FeO42-，电子转移3mol，则生成2mol FeO42-转移6mol电子；

若反应过程中转移了0.5mol电子，则还原产物的物质的量为n(Cl-)=0.5mol÷2=0.25mol；

II. (1) ①根据2Fe3++2I-=2Fe2++I2和2Fe2++Br2=2Br-+2Fe3+可知，微粒的还原性强弱顺序是：I-＞Fe2+＞Br-。向溶液中通入氯气，氯气首先和I-反应，然后再和Fe2+反应，最后和Br-反应。向含有1mol FeI2和1mol FeBr2的溶液中通入2.5mol Cl2，先发生反应2I-+Cl2=I2+2Cl-，2mol I-完全反应需要氯气1mol，然后发生反应Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+，2mol Fe2+反应需要1mol氯气，还有0.5mol氯气，发生反应：Cl2+2Br-=2Cl-+Br2，消耗1molBr-，所以被氧化的离子依次是2molI-、2molFe2+、1mol Br-，所以它们的物质的量的比是2:2:1；

②a mol FeI2完全被氧化转移3amol电子，b mol FeBr2完全被氧化转移3bmol电子，由得失电子守恒可知，当I-、Fe2+、Br-完全被氧化时，消耗氯气的物质的量为n(Cl2)=0.5×(3a+3b)mol，即c=。