Question

（10分）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑，比C1₂、O₂、C1O₂、KMnO₄氧化性更強(qiáng)，無(wú)二次污染，工業(yè)上是先制得高鐵酸鈉，然后在低溫下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和，使高鐵酸鉀析出。

（1）干法制備高鐵酸鈉的主要反應(yīng)為：

2FeSO₄ + a Na₂O₂ = 2Na₂FeO₄ + b X + 2Na₂SO₄ +  c O₂↑

①該反應(yīng)中物質(zhì)X應(yīng)是            ，a與c的關(guān)系是                   。

②簡(jiǎn)要說(shuō)明K₂FeO₄作為水處理劑時(shí)，在水處理過(guò)程中所起的作用                       

（2）濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的反應(yīng)體系中有六種數(shù)粒：Fe(OH)₃、C1O^－、OH^－、FeO₄^2-、C1^－、H₂O。

①寫(xiě)出并配平濕法制高鐵酸鉀的離子反應(yīng)方程式：                    。

②每生成1mol FeO₄^2-轉(zhuǎn)移        mo1電子，若反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移了0.3mo1電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為               mo1。

③低溫下，在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀（K₂FeO₄），說(shuō)明什么問(wèn)題                                  。

 

Answer 1

【答案】

(1) ①Na₂O (1分)       a=4+2c (2分)

②高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒；消毒過(guò)程中自身被還原為Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺水解生成Fe(OH)₃膠體能吸附水中懸浮雜質(zhì)而沉降(2分)

(2) ①2Fe(OH)₃ + 3ClO^- + 4OH^- = 2FeO₄^2- + 3Cl^- + 5H₂O (2分)

②3(1分)  0.15(1分)

③該溫度下K₂FeO₄比Na₂FeO₄的溶解度小(1分)

【解析】（1）①根據(jù)原子守恒和電子的得失守恒可知，X應(yīng)該是氧化鈉；根據(jù)方程式可知，過(guò)氧化鈉中氧元素的化合價(jià)從－1價(jià)部分降低到－2價(jià)，得到1個(gè)電子，而部分升高到0價(jià)，失去1個(gè)電子。另外鐵元素的化合價(jià)從＋2價(jià)升高到＋6價(jià)，失去4個(gè)電子，所以根據(jù)電子的得失守恒可知，2×4＋2c＝2a－2c，解得a=4+2c。

②由于高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒；消毒過(guò)程中自身被還原為Fe³⁺；Fe³⁺水解生成Fe(OH)₃膠體能吸附水中懸浮雜質(zhì)而沉降，所以高鐵酸鉀起殺菌和凈水的作用。

（2）①根據(jù)元素的化合價(jià)變化可知，鐵元素的化合價(jià)從＋3價(jià)升高到＋6價(jià)，失去3個(gè)電子.而氯元素的化合價(jià)從＋1價(jià)降低到－1價(jià)，得到2個(gè)電子，所以根據(jù)電子的得失守恒可知，反應(yīng)的方程式是2Fe(OH)₃ + 3ClO^- + 4OH^- = 2FeO₄^2- + 3Cl^- + 5H₂O。

②根據(jù)方程式可知，每生成1mol FeO₄^2-轉(zhuǎn)移3mol電子；若反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移了0.3mo1電子，則還原產(chǎn)物氯離子的物質(zhì)的量是0.3mol÷2＝0.15mol。

③由于該溫度下K₂FeO₄比Na₂FeO₄的溶解度小，所以低溫下，在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀。