Question

【題目】研究證明高鐵酸鈉(Na2FeO4) 是一種“綠色環(huán)保高效”消毒劑， 比目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的含氯飲用水消毒劑性能更為優(yōu)良。高鐵酸鈉只能在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在。下列是通過次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉并探究其性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，步驟如下:

I.用氯氣和氫氧化鈉溶液反應(yīng)制備NaClO溶液

(1)A是氯氣發(fā)生裝置，寫出實(shí)驗(yàn)室用此裝置制取氯氣的離子方程式__________。

(2)I裝置的作用是__________ 。

(3)用圖示的II或III代替I是否可行? __________。簡(jiǎn)要說明理由__________ 。

(4)將產(chǎn)生的氯氣通入D裝置中制NaClO溶液

已知:3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O 為了防止產(chǎn)生NaClO3，除攪拌和混入N2稀釋外，還應(yīng)采取的操作是__________。

II.制備Na2FeO4

(1)將Fe(NO3)3溶液加入到NaOH與NaClO的混合溶液中，其反應(yīng)的離子方程式是______。過濾得到粗產(chǎn)品，再用NaOH溶液溶解，重結(jié)晶，用有機(jī)溶劑脫堿，低溫烘干得到固體樣品，上述制備過程中，用NaOH溶液溶解粗產(chǎn)品而不用水的原因是__________。

(2)高鐵酸鈉電池是一種新型可充電電池，電解質(zhì)為NaOH溶液，放電時(shí)負(fù)極材料為Zn，正極產(chǎn)生紅褐色沉淀，寫出該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式__________。

Answer 1

【答案】 MnO2+4H++2C1- Mn2++Cl2↑+2H2O 收集并儲(chǔ)存氯氣 Ⅱ可行，Ⅲ不行 Ⅱ與Ⅰ原理相同，而Ⅲ中因c瓶口密封，體積不能改變，增大壓強(qiáng)會(huì)有危險(xiǎn)，且由于B、C液差太小，不能使儲(chǔ)存的Cl2全部排出 將D放在冷水中 2Fe3++ 3C1O-+ 10OH-==2FeO42-+ 3Cl-+5H2O Na2FeO4在水溶液中水解后溶液呈堿性，NaOH溶液呈堿性會(huì)抑制其水解，有利于減少產(chǎn)品損失 3Zn+2Na2FeO4+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4NaOH

【解析】I. (1)①實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，離子方程式為：MnO2+4H++2C1- Mn2++Cl2↑+2H2O；

②從裝置圖可看出，I裝置的作用是收集并儲(chǔ)存氯氣；

(3)比較裝置Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ發(fā)現(xiàn)，Ⅱ與Ⅰ原理相同，而Ⅲ中因c瓶口密封，體積不能改變，增大壓強(qiáng)會(huì)有危險(xiǎn)，且由于B、C液差太小，不能使儲(chǔ)存的Cl2全部排出。

(4) 溫度過高會(huì)發(fā)生反應(yīng)：3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O，所以為了防止產(chǎn)生NaClO3應(yīng)將D放在冷水中。

II. (1)Fe3+與在堿性條件下被ClO-氧化生成FeO42-本身被還原為Cl-，其反應(yīng)的離子方程式是2Fe3++ 3C1O-+ 10OH-==2FeO42-+ 3Cl-+5H2O；由于Na2FeO4在水溶液中水解后溶液呈堿性，NaOH溶液呈堿性會(huì)抑制其水解，有利于減少產(chǎn)品損失，所以要用NaOH溶液溶解粗產(chǎn)品而不用水。因此，本題答案為：2Fe3++ 3C1O-+ 10OH-==2FeO42-+ 3Cl-+5H2O ；Na2FeO4在水溶液中水解后溶液呈堿性，NaOH溶液呈堿性會(huì)抑制其水解，有利于減少產(chǎn)品損失。

(2)負(fù)極是鋅，失去電子在氫氧化鈉的條件下生成氫氧化鋅，高鐵酸鈉轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵紅褐色沉淀，電池反應(yīng)為: 3Zn+2Na2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4NaOH，因此，本題正確答案是: 3Zn+2Na2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4NaOH。