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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_______________________、________________________。

参考解答

420***123

2025-04-02 15:45:32



（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）

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；

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