Question

鐵及其化合物在日常生活、生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．氯化鐵和高鐵酸鉀都是常見的水處理劑．如圖為制備氯化鐵及進(jìn)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^-1
          ②C（石墨）+CO₂（g）═2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1
用赤鐵礦為原料在高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=

 

kJ?mol^-1．
（2）吸收劑x的溶質(zhì)為

 

（寫化學(xué)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(yīng)①的離子方程式為

 

（4）過程②是在某低溫下進(jìn)行的，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KOH+Na₂FeO₄═K₂FeO₄+2NaOH，說明此溫度下K_sp（K₂FeO₄）

 

 K_sp（Na₂FeO₄）（填“＞”或“＜”）．
假定此過程中Na₂FeO₄完全轉(zhuǎn)化為K₂FeO₄，若最終制得粗產(chǎn)品K₂FeO₄ 206.25t，產(chǎn)品純度為96%，則理論上至少需要氧化劑Y的質(zhì)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(yīng)為：
3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O

放電

充電

3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH
放電時電池的負(fù)極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式 和蓋斯定律計算分析判斷；
（2）從反應(yīng)爐中排出的尾氣是反應(yīng)剩余的Cl₂，與吸收劑X反應(yīng)生成FeCl₃溶液；
（3）“84消毒液”的有效成分為NaClO，與FeCl₃反應(yīng)生成FeO₄^2-；
（4）從難溶電解質(zhì)的沉淀轉(zhuǎn)化的角度分析；根據(jù)方程式中物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系計算；
（5）高鐵電池是一種新型二次電池，電解液為強堿溶液，放電時為原電池，Zn在負(fù)極失電子生成氫氧化鋅．

解答： 解：（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJmol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJmol^-1
由蓋斯定律①-②×3得到Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1，故答案為：-28.5；
（2）通過工藝流程圖可知，從反應(yīng)爐中排出的尾氣是反應(yīng)剩余的Cl₂，與吸收劑X在吸收塔中反應(yīng)生成FeCl₃溶液，則吸收劑X應(yīng)是FeCl₂溶液，
故答案為：FeCl₂；
（3）“84消毒液”的有效成分為NaClO，與FeCl₃反應(yīng)生成FeO₄^2-、次氯酸鈉被還原為氯離子，則反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）根據(jù)反應(yīng)Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH可知，反應(yīng)生成溶解度更小的物質(zhì)，說明此溫度下K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄）；
已知2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，2KOH+Na₂FeO₄═K₂FeO₄+2NaOH，
則 3NaClO～2Na₂FeO₄～2K₂FeO₄，
  3×74.5              2×396
   m                  206.25t×96%
則m=

3×74.5×206.25t×96%

2×396

=55.875t；
故答案為：＜；55.875；
（5）高鐵電池是一種新型二次電池，電解液為強堿溶液，放電時為原電池，Zn在負(fù)極失電子生成氫氧化鋅，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂；
故答案為：Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂．

點評：本題考查了物質(zhì)的制備流程的理解應(yīng)用、實驗基本操作、物質(zhì)性質(zhì)的分析應(yīng)用、反應(yīng)熱的計算、電極方程式的書寫等，題目涉及的知識點較多，側(cè)重于考查學(xué)生的實驗?zāi)芰�和對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力，熟練掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．