Question

11．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↑該反應(yīng)中物質(zhì)X應(yīng)是Na₂O，a與c的關(guān)系是a=4+2c．
②簡要說明K₂FeO₄作為水處理劑時，在水處理過程中所起的作用高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒，且消毒過程中自身被還原成鐵離子，鐵離子水解氫氧化鐵膠體能吸附除去水中的懸浮雜質(zhì)
（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寫出并配平濕法制高鐵酸鉀的離子反應(yīng)方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O
②每生成1mol FeO₄^2-轉(zhuǎn)移3mo1電子，若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.3mo1電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為0.15mo1．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)中鐵元素由+2價升高到+6價，過氧化鈉中的部分氧由-1價升高到0價，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中元素化合價升降規(guī)律，過氧化鈉中的另一部分氧一定會由-1價降低到-2價，反應(yīng)中硫、鐵原子已經(jīng)守恒，故X只能為Na₂O；根據(jù)原子守恒判斷a、c關(guān)系；
Na₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性，被還原后生成鐵離子，鐵離子水解生成的Fe（OH）₃膠體具有吸附性；
（2）①高鐵酸鉀是生成物，則Fe（OH）₃是反應(yīng)物，該反應(yīng)中Fe元素化合價由+3價變?yōu)?6價，則Fe（OH）₃是還原劑，還需要氧化劑參加反應(yīng)，C1O^-具有強(qiáng)氧化性，所以C1O^-是反應(yīng)物，生成物是C1^-，Cl元素化合價由+1價變?yōu)?1價，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6；
②該反應(yīng)中Fe元素化合價由+3價升高到+6價，Cl元素化合價由+1價變?yōu)?1價，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子和高鐵酸根離子之間關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量、根據(jù)轉(zhuǎn)移電子和還原產(chǎn)物之間關(guān)系式計(jì)算還原產(chǎn)物物質(zhì)的量．

解答 解：（1）反應(yīng)中鐵元素由+2價升高到+6價，過氧化鈉中的部分氧由-1價升高到0價，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中元素化合價升降規(guī)律，過氧化鈉中的另一部分氧一定會由-1價降低到-2價，反應(yīng)中硫、鐵原子已經(jīng)守恒，故X只能為Na₂O，配平后方程式為：2FeSO₄+6Na₂O₂=2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，則由原子守恒可知a=4+2c；
故答案為：Na₂O；a=4+2c；
②K₂FeO₄中Fe元素的化合價為+6價，具有強(qiáng)氧化性，且還原產(chǎn)物鐵離子能水解氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附性能吸附除去水中的懸浮雜質(zhì)，
故答案為：高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒，且消毒過程中自身被還原成鐵離子，鐵離子水解氫氧化鐵膠體能吸附除去水中的懸浮雜質(zhì)；
（2 ）①高鐵酸鉀是生成物，則Fe（OH）₃是反應(yīng)物，該反應(yīng)中Fe元素化合價由+3價變?yōu)?6價，則Fe（OH）₃是還原劑，還需要氧化劑參加反應(yīng)，C1O^-具有強(qiáng)氧化性，所以C1O^-是反應(yīng)物，生成物是C1^-，Cl元素化合價由+1價變?yōu)?1價，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6，溶液在堿性條件下進(jìn)行，則氫氧化根離子參加反應(yīng)，生成水，反應(yīng)方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
②2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O中Fe元素化合價由+3價升高到+6價，則該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6，每生成1mol FeO₄^2-轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=$\frac{6mol}{2}$=3mol，該反應(yīng)中還原產(chǎn)物是氯離子，若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.3mo1電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量=$\frac{0.3mol}{6}$=0.15mol，
故答案為：3；0.15．

點(diǎn)評 本題考查氧化還原反應(yīng)有關(guān)計(jì)算，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，正確判斷各個物理量之間關(guān)系式是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是化學(xué)反應(yīng)方程式的配平，要注意原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒及電荷守恒，題目難度中等．