Question

【題目】鐵及其化合物在日常生活、生產中應用廣泛。研究鐵及其化合物的應用意義重大。

I．堿式硫酸鐵［Fe（OH）SO4］是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑，在醫藥上也可用于治療消化性潰瘍出血。工業上利用廢鐵屑（含少量氧化鋁、氧化鐵等）生產堿式硫酸鐵的工藝流程如下：

已知：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

回答下列問題：

（1）寫出反應I中發生的氧化還原反應的離子方程式 ；

（2）加入少量NaHCO3的目的是調節溶液pH，應控制pH的范圍為 ；

（3）在實際生產中，反應II常同時通入O2以減少NaNO2的用量，若通入5.6L O2（標準狀況），則相當于節約NaNO2的質量為____________g。

Ⅱ．鐵的化合物也是制備高能鋰電池的重要原料。已知磷酸亞鐵鋰電池總反應為

FePO4+LiLiFePO4，電池中的固體電解質可以傳導Li+。

（4）試寫出該電池充電時的陽極反應式 ，常溫下以該電池為電源電解200mL飽和食鹽水，當消耗1.4g Li時，溶液的pH為 。（忽略溶液的體積變化）

Answer 1

【答案】

Ⅰ．（1）Fe+2H+═Fe2++H2↑；②4.4～7.5；③69；

Ⅱ．LiFePO4-e-═FePO4+Li+；14。

【解析】

試題分析：Ⅰ．（1）①Fe為活潑金屬，可與酸反應，反應的離子方程式為Fe+2H+═Fe2++H2↑，故答案為：Fe+2H+═Fe2++H2↑；

②制備硫酸亞鐵，應與硫酸鋁分離，應調節溶液pH生成Al（OH）3，要避免生成應Fe（OH）2沉淀，控制pH在4.4～7.5之間，故答案為：4.4～7.5；

③n（O2）==0.25mol，則得到電子0.25mol×4=1mol，1molNaNO2被還原生成NO，化合價由+3價降低到+2價，得到1mol電子，則m（NaNO2）=1mol×69g/mol=69g，故答案為：69；

Ⅱ．陽極發生氧化反應，由總反應式FePO4+LiLiFePO4可知，LiFePO4被氧化生成FePO4，反應的電極方程式為LiFePO4-e-═FePO4+Li+，常溫下以該電池為電源電解200mL飽和食鹽水，當消耗1.4gLi時，n（Li）==0.2mol，反應中電子轉移0.2mol，電解食鹽水，陰極電極反應為2H++2e-=H2↑，溶液中氫離子減小0.2mol，溶液中增加氫氧根離子物質的量為0.2mol，c（OH-）==1mol/L，c（H+）==10-14mol/L，溶液的pH值為14，故答案為：LiFePO4-e-═FePO4+Li+；14。