Question

【题目】铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛。研究铁及其化合物的应用意义重大。

I．碱式硫酸铁［Fe（OH）SO4］是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

回答下列问题：

（1）写出反应I中发生的氧化还原反应的离子方程式 ；

（2）加入少量NaHCO3的目的是调节溶液pH，应控制pH的范围为 ；

（3）在实际生产中，反应II常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若通入5.6L O2（标准状况），则相当于节约NaNO2的质量为____________g。

Ⅱ．铁的化合物也是制备高能锂电池的重要原料。已知磷酸亚铁锂电池总反应为

FePO4+LiLiFePO4，电池中的固体电解质可以传导Li+。

（4）试写出该电池充电时的阳极反应式 ，常温下以该电池为电源电解200mL饱和食盐水，当消耗1.4g Li时，溶液的pH为 。（忽略溶液的体积变化）

Answer 1

【答案】

Ⅰ．（1）Fe+2H+═Fe2++H2↑；②4.4～7.5；③69；

Ⅱ．LiFePO4-e-═FePO4+Li+；14。

【解析】

试题分析：Ⅰ．（1）①Fe为活泼金属，可与酸反应，反应的离子方程式为Fe+2H+═Fe2++H2↑，故答案为：Fe+2H+═Fe2++H2↑；

②制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，应调节溶液pH生成Al（OH）3，要避免生成应Fe（OH）2沉淀，控制pH在4.4～7.5之间，故答案为：4.4～7.5；

③n（O2）==0.25mol，则得到电子0.25mol×4=1mol，1molNaNO2被还原生成NO，化合价由+3价降低到+2价，得到1mol电子，则m（NaNO2）=1mol×69g/mol=69g，故答案为：69；

Ⅱ．阳极发生氧化反应，由总反应式FePO4+LiLiFePO4可知，LiFePO4被氧化生成FePO4，反应的电极方程式为LiFePO4-e-═FePO4+Li+，常温下以该电池为电源电解200mL饱和食盐水，当消耗1.4gLi时，n（Li）==0.2mol，反应中电子转移0.2mol，电解食盐水，阴极电极反应为2H++2e-=H2↑，溶液中氢离子减小0.2mol，溶液中增加氢氧根离子物质的量为0.2mol，c（OH-）==1mol/L，c（H+）==10-14mol/L，溶液的pH值为14，故答案为：LiFePO4-e-═FePO4+Li+；14。