高铁酸钾(K2FeO4)是铁的一种重要化合物,具有极强的氧化性。(1)将适量K2FeO4溶解于pH=4.74的溶液中,配制成c(FeO42-)=1.0×10-3

高铁酸钾(K2FeO4)是铁的一种重要化合物,具有极强的氧化性。(1)将适量K2FeO4溶解于pH=4.74的溶液中,配制成c(FeO42-)=1.0×10-3

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高铁酸钾(K2FeO4)是铁的一种重要化合物,具有极强的氧化性。
(1)将适量K2FeO4溶解于pH=4.74的溶液中,配制成c(FeO42)=1.0×10-3mol·L的试样,将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中,测定c(FeO42)随时间变化的结果如图1所示。
该实验的目的是_______________________;FeO42发生反应的△H____________0(填“>”“<”或“=”)
(2)将适量K2FeO4分别溶解于pH=4.74、7.00、11.50的水溶液中,配制成c(FeO42)=1.0×10-3 mol·L的试样,静置,考察不同初始pH的水溶液对K2FeO4某种性质的影响,其变化图像见图2,800min时,在pH=11.50的溶液中,K2FeO4的浓度比在pH=4.74的溶液中高,主要原因是______________。
(3)电解法是工业上制备K2FeO4的一种方法。以铁为阳极电解氢氧化钠溶液,然后在阳极溶液中加入KOH,即在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4),说明           。电解时阳极发生反应生成FeO42,该电极反应式为______________。
(4)与MnO2—Zn电池类似,K2FeO4—Zn也可以组成高铁电池,K2FeO4在电池中作正极材料,其电极反应式为FeO42+3eˉ+4H2O→Fe(OH)3+5OHˉ,则该电池总反应的离子方程式为_______________。图3为高铁酸钾电池和高能碱性电池放电曲线,由此可得出的高铁酸钾电池的优点有_______________________、________________________。
答案
(1)探究温度对FeO42影响(温度越高,高铁酸钾越不稳定),>(各2分)
(2)pH=11.50时溶液中OHˉ离子浓度大,不利于K2FeO4与水的反应正向进行。    (2分)
(3)同温度下,高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小 (2分)
Fe+8OHˉ-6eˉ= FeO42+4H2O (2分)
(4)3Zn+2FeO42+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OHˉ    (2分)
放电时间长、工作电压稳定   (各1分)
解析

试题分析:(1)由图1数据可知,温度越高,相同时间内FeO42浓度变化越快,高铁酸钾溶液平衡时FeO42浓度越小,温度越高FeO42浓度越小,正向反应是吸热反应;
故答案为:温度越高,高铁酸钾越不稳定(或温度越高,高铁酸钾与水反应的速率越快);>
(2)由图2数据可知,溶液pH越小,相同时间内FeO42浓度变化越快,高铁酸钾溶液平衡时FeO42浓度越小.高铁酸钾在水中的反应为4FeO42+10H2O4Fe(OH)3 +8OH+3O2↑,pH=11.50的溶液中OH离子浓度大,使上述平衡向左移动,FeO42浓度增大,不利于K2FeO4与水的反应正向进行;
故答案为:pH=11.50的溶液中OH离子浓度大,使上述平衡向左移动,不利于K2FeO4与水的反应正向进行;
(3)以铁为阳极电解氢氧化钠溶液,然后在阳极溶液中加入KOH,即在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4),说明同温度下,高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小;阳极是铁失电子在碱性溶液中发生氧化反应生成FeO42;电极反应为:Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42+4H2O;
故答案为:同温度下,高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小;Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42+4H2O;
(4)原电池的负极发生氧化反应,正极电极反应式为:①FeO42+3eˉ+4H2O→Fe(OH)3 +5OHˉ;负极电极反应为:②Zn-2e+2OH=Zn(OH)2;依据电极反应的电子守恒,①×2+②×3合并得到电池反应为:3Zn+2FeO42+8H2O=3Zn(OH)2 +2Fe(OH)3 +4OHˉ;由图3知高铁电池比高能碱性电池放电时间长,工作电压稳定;
故答案为:3Zn+2FeO42+8H2O=3Zn(OH)2 +2Fe(OH)3 +4OHˉ;放电时间长,工作电压稳定;
举一反三
下图中X、Y分别是直流电源的两极,通电后,发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是

 
a极板
b极板
X电极
Z溶液
A


正极
AgNO3
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C

石墨
负极
CuSO4
D

石墨
负极
CuCl2
 
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电解加工是利用电解原理使金属在电解液中溶蚀成预定形状的方法。电解加工一铜构件的示意图如下:

阳极铜件被溶蚀,而阴极的质量和形状都保持不变,则原始电解液不宜含有大量的
A.SO42B.ClC.Na+D.Cu2 +

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某厂废水中含量金属Cr3+(含有少量Fe3+、Cu2+)。某研究性学习小组为了变废为宝,将废水处理得到重铬酸钾。某含铬废水处理的主要流程如图所示:

已知:①沉淀完全,而在pH≥3.2时
Fe(OH)3沉淀完全。
②CrO2—4在酸性环境中发生:
回答下列问题:
(1)滤渣的成分是        。(写化学式)
(2)写出第③步反应的离子方程式           
(3)分离出含[Cr(OH)4]的溶液需要的玻璃仪器有             
(4)目前一种采用以铬酸钾为原料,电化学法制备重要铬酸钾的实验装置示意图如下:

电解一段时间后,测定阳极液中K元素和Cr元素的含量,若K元素与Cr元素的物质的量之比为d,则此时的铬酸钾的转化率为         
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用惰性电极电解200 mLCuSO4溶液。通电一段时间后,测定两极均产生224mL气体(已换算至标准状况下,且忽略溶液体积的变化及气体在溶液中的溶解),则原溶液中溶质的物质的量浓度和所得溶液的pH为
A.0.04 mol·L-1 1B.0.02 mol·L-1 2
C.0.03 mol·L-1 5D.0.05 mol·L-1 1

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用惰性电极电解物质的量浓度相等的CuSO4、NaCl混合溶液,电解过程中不可能发生的反应是
A.2Cl+Cu2+Cu+Cl2
B.2Cl+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH
C.2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H
D.2H2O2H2↑+O2

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