Question

(17分)鐵及其化合物在日常生活、生產中應用廣泛。氯化鐵和高鐵酸鉀都是常見的水處理劑。下圖為制備氯化鐵及進一步氧化制備高鐵酸鉀的工藝流程。

請回答下列問題
（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C(石墨)2Fe(s)+3CO（g）△H=+489.0KJ·mol；
②C(石墨)+CO₂（g）2CO(g)△H=+172.5KJ·mol；用赤鐵礦為原料在高爐煉鐵過程中發生的主要反應為Fe₂O₃（s）+3CO(g)2Fe(s)+3CO₂（g）△H=  KJ·mol。
（2）吸收劑x的溶質為____________(寫化學式)。
（3）氧化劑Y為“84消毒液”的有效成分，則在堿性條件下反應①的離子方程式為
__________________________________________________________________
（4）過程②是在某低溫下進行的，反應的化學方程式為=，說明此溫度下__________ (填“>”或“<”)。
假定此過程中完全轉化為，若最終制得粗產品206.25t，產品純度為96％，則理論上至少需要氧化劑Y的質量是___________t。
（5）高鐵電池是一種新型二次電池，電解液為強堿溶液，其電池反應為：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH，放電時電池的負極反應式為______________________________________。

Answer 1

（1）－28.5 （3分）      （2）FeCl₂（3分）      
（3）2Fe^3＋＋3ClO^－＋10OH^－="=" 2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O（3分） 
（4）＜ （2分）   111.75（3分）      
（5）Zn＋2OH^－－2e^－="=" Zn(OH)₂（3分）

試題分析：（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C(石墨)2Fe(s)+3CO（g）△H=+489.0KJ·mol^—1；
②C(石墨)+CO₂（g）2CO(g)△H=+172.5KJ·mol^—1；根據蓋斯定律：①—②×3得
Fe₂O₃（s）+3CO(g)2Fe(s)+3CO₂（g）△H=－28.5KJ·mol^—1。（2）根據題給流程知，尾氣氯氣與吸收劑x反應生成氯化鐵溶液，則吸收劑x的溶質為FeCl₂。（3）根據題給流程知，“84消毒液”的有效成分次氯酸鈉在堿性條件下與三氯化鐵溶液反應生成高鐵酸鈉，利用化合價升降法結合原子守恒、電荷守恒知，該反應的離子方程式為2Fe^3＋＋3ClO^－＋10OH^－="=" 2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O；（4）由題給反應知，高鐵酸鈉在在某低溫下轉化為高鐵酸鉀，根據沉淀轉化知識知，沉淀易向更難溶的方向轉化，，說明此溫度下K_sp(K₂FeO₄)＜K_sp(K₂FeO₄)。由題給反應得關系式：3NaClO——2K₂FeO_4，將題給數據代入關系式計算得需要氧化劑NaClO的質量是111.75t。（5）由題給電池反應知，該電池放電時，負極上鋅失電子和氫氧根離子反應生成氫氧化鋅，電極反應式為：Zn+2OH^--2e^-=Zn（OH）₂。