Question

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，

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，其变化图象见图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______．如图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______、______．

Answer 1

（1）由图1数据可知，温度越高，相同时间内FeO₄^2-浓度变化越快，高铁酸钾溶液平衡时FeO₄^2-浓度越小，温度越高FeO₄^2-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FeO₄^2-浓度变化越快，高铁酸钾溶液平衡时FeO₄^2-浓度越小．高铁酸钾在水中的反应为4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（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，
FeO₄^2-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FeO₄^2-；电极反应为：Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO₄^2-+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=FeO₄^2-+4H₂O；
（4）原电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：①FeO₄^2-+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+2FeO₄^2-+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+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OHˉ；放电时间长，工作电压稳定；