Question

高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是鐵的一種重要化合物，具有極強(qiáng)的氧化性．

（1）將適量K₂FeO₄溶解于pH=4.74的溶液中，配制成c（FeO₄^2-）=1.0×10^-3mol?L^-的試樣，將試樣分別置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒溫水浴中，測(cè)定c（FeO₄^2-）隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖1所示．
該實(shí)驗(yàn)的目的是

探究溫度對(duì)FeO₄^2-影響（溫度越高，高鐵酸鉀越不穩(wěn)定）

；FeO₄^2-發(fā)生反應(yīng)的△H

＞

0（填“＞”“＜”或“=”）
（2）將適量K₂FeO₄分別溶解于pH=4.74、7.00、11.50的水溶液中，配制成c（FeO₄^2-）=1.0×10^-3 mol?L^-的試樣，靜置，考察不同初始pH的水溶液對(duì)K₂FeO₄某種性質(zhì)的影響，其變化圖象見圖2，800min時(shí)，在pH=11.50的溶液中，K₂FeO₄的濃度比在pH=4.74的溶液中高，主要原因是

pH=11.50時(shí)溶液中OHˉ離子濃度大，不利于K₂FeO₄與水的反應(yīng)正向進(jìn)行

．
（3）電解法是工業(yè)上制備K₂FeO₄的一種方法．以鐵為陽極電解氫氧化鈉溶液，然后在陽極溶液中加入KOH，即在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀（K₂FeO₄），說明

同溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小

．電解時(shí)陽極發(fā)生反應(yīng)生成FeO₄^2-，該電極反應(yīng)式為

Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO₄^2-+4H₂O

．
（4）與MnO₂-Zn電池類似，K₂FeO₄-Zn也可以組成高鐵電池，K₂FeO₄在電池中作正極材料，其電極反應(yīng)式為FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O→Fe（OH）₃+5OHˉ，則該電池總反應(yīng)的離子方程式為

3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OHˉ

．如圖3為高鐵酸鉀電池和高能堿性電池放電曲線，由此可得出的高鐵酸鉀電池的優(yōu)點(diǎn)有

放電時(shí)間長

、

工作電壓穩(wěn)定

．

Answer 1

分析：（1）由圖1數(shù)據(jù)可知，溫度越高，相同時(shí)間內(nèi)FeO₄^2-濃度變化越快，高鐵酸鉀溶液平衡時(shí)FeO₄^2-濃度越�。粶囟仍礁逨eO₄^2-濃度越小，正向反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
（2）由圖2數(shù)據(jù)可知，溶液pH越小，相同時(shí)間內(nèi)FeO₄^2-濃度變化越快，高鐵酸鉀溶液平衡時(shí)FeO₄^2-濃度越�。桓哞F酸鉀在水中的反應(yīng)為4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，堿性越強(qiáng)，OH^-離子濃度大；
（3）以鐵為陽極電解氫氧化鈉溶液，陽極電極反應(yīng)為鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；然后在陽極溶液中加入KOH，即在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀（K₂FeO₄），說明同溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度��；電解時(shí)陽極發(fā)生反應(yīng)生成FeO₄^2-，依據(jù)化合價(jià)的變化和電荷守恒書寫電極反應(yīng)；
（4）原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極電極反應(yīng)式為：①FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O→Fe（OH）₃+5OHˉ；負(fù)極電極反應(yīng)為：②Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依據(jù)電極反應(yīng)的電子守恒，①×2+②×3合并得到電池反應(yīng)為：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OHˉ；由圖知高鐵電池比高能堿性電池放電時(shí)間長．

解答：解：（1）由圖1數(shù)據(jù)可知，溫度越高，相同時(shí)間內(nèi)FeO₄^2-濃度變化越快，高鐵酸鉀溶液平衡時(shí)FeO₄^2-濃度越小，溫度越高FeO₄^2-濃度越小，正向反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
故答案為：溫度越高，高鐵酸鉀越不穩(wěn)定（或溫度越高，高鐵酸鉀與水反應(yīng)的速率越快）；＞
（2）由圖2數(shù)據(jù)可知，溶液pH越小，相同時(shí)間內(nèi)FeO₄^2-濃度變化越快，高鐵酸鉀溶液平衡時(shí)FeO₄^2-濃度越�。�高鐵酸鉀在水中的反應(yīng)為4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，pH=11.50的溶液中OH^-離子濃度大，使上述平衡向左移動(dòng)，
FeO₄^2-濃度增大，不利于K₂FeO₄與水的反應(yīng)正向進(jìn)行；
故答案為：pH=11.50的溶液中OH^-離子濃度大，使上述平衡向左移動(dòng)，不利于K₂FeO₄與水的反應(yīng)正向進(jìn)行；
（3）以鐵為陽極電解氫氧化鈉溶液，然后在陽極溶液中加入KOH，即在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀（K₂FeO₄），說明同溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度��；陽極是鐵失電子在堿性溶液中發(fā)生氧化反應(yīng)生成FeO₄^2-；電極反應(yīng)為：Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO₄^2-+4H₂O；
故答案為：同溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小；Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO₄^2-+4H₂O；
（4）原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極電極反應(yīng)式為：①FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O→Fe（OH）₃+5OHˉ；負(fù)極電極反應(yīng)為：②Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依據(jù)電極反應(yīng)的電子守恒，①×2+②×3合并得到電池反應(yīng)為：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OHˉ；由圖3知高鐵電池比高能堿性電池放電時(shí)間長，工作電壓穩(wěn)定；
故答案為：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OHˉ；放電時(shí)間長，工作電壓穩(wěn)定；

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、氧化還原反應(yīng)、電解原理的應(yīng)用，原電池的工作原理的應(yīng)用，電極反應(yīng)，電極產(chǎn)物的判斷等，難度中等，要求學(xué)生要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力．注意基礎(chǔ)知識(shí)的全面掌握．