Question

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．如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^-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)生的主要反應為
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=

 

kJ?mol^-1．
（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完全轉化為K₂FeO₄，若最終制得粗產品K₂FeO₄ 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+8H₂O

放電

充電

3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH
放電時電池的負極反應式為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）依據(jù)熱化學方程式 和蓋斯定律計算分析判斷；
（2）從反應爐中排出的尾氣是反應剩余的Cl₂，與吸收劑X反應生成FeCl₃溶液；
（3）“84消毒液”的有效成分為NaClO，與FeCl₃反應生成FeO₄^2-；
（4）從難溶電解質的沉淀轉化的角度分析；根據(jù)方程式中物質之間的轉化關系計算；
（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，從反應爐中排出的尾氣是反應剩余的Cl₂，與吸收劑X在吸收塔中反應生成FeCl₃溶液，則吸收劑X應是FeCl₂溶液，
故答案為：FeCl₂；
（3）“84消毒液”的有效成分為NaClO，與FeCl₃反應生成FeO₄^2-、次氯酸鈉被還原為氯離子，則反應的離子方程式為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）根據(jù)反應Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH可知，反應生成溶解度更小的物質，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在負極失電子生成氫氧化鋅，則負極的電極反應式為：Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂；
故答案為：Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂．

點評：本題考查了物質的制備流程的理解應用、實驗基本操作、物質性質的分析應用、反應熱的計算、電極方程式的書寫等，題目涉及的知識點較多，側重于考查學生的實驗能力和對基礎知識的綜合應用能力，熟練掌握基礎是關鍵，題目難度中等．