Question

（本小題16分）高鐵酸鈉（Na2FeO4）是一種新型飲用水消毒劑。某研究小組設(shè)計(jì)了用工業(yè)廢鐵屑（含銅、碳、硅等）制取高鐵酸鈉的工藝流程，其中X、Y、Z是含鐵化合物。

（1）廢鐵屑中加入碳酸鈉熱溶液的目的__________________________________。

（2）試寫出上述過程中X轉(zhuǎn) 化 為Y的離子方程式_____________________________________。

（3）寫出Cl2將Z氧化為Na2Fe O 4的化學(xué)方程式________________________________。

（4）高鐵酸鈉消毒后的還原產(chǎn)物具有凈水作用，解釋凈水原理_____________________________。

（5）電化學(xué)法制備高鐵酸鈉采用鐵片作陽極，濃NaOH溶液作為電解質(zhì)溶液（如下圖所示），試寫出陽極的電極反應(yīng)式： ；總電解反應(yīng)離子方程式為_____ 。電解一段時(shí)間后，收集到某種氣體標(biāo)況下為3.36L，則獲得高鐵酸鈉的物質(zhì)的量為 ，陽極區(qū)周圍溶液的pH________（填“升高”、“降低”或“不變”）。

 

 

Answer 1

（本小題16分，每空2分）（1）清洗廢鐵屑表面的油污；

（2）2Fe2+ + H2O2 + 2H+ ==2Fe3+ + 2H2O

（3）10NaOH + 3Cl2 + 2Fe(OH)3 = 2Na2FeO4 + 6NaCl + 8H2O

（4）高鐵酸鹽在殺菌消毒時(shí)，本身被還原成Fe3+，F(xiàn)e3+易水解生成Fe(OH)3膠體，可吸附水中的懸浮雜質(zhì)，而起到凈化水的作用。

（5）Fe－6e－＋8OH－＝FeO42－＋4H2O ；Fe＋2OH－＋2H2O 電解 FeO42－＋3H2↑； 0.05mol ；降低。

【解析】

試題分析：由于碳酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，在溶液中發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生OH-，使溶液顯堿性，鹽的水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度會(huì)促進(jìn)鹽的水解，而油脂在堿性條件下發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生可溶性的物質(zhì)，因此廢鐵屑中加入碳酸鈉熱溶液的目的是清洗廢鐵屑表面的油污；（2）根據(jù)圖示可知X是FeSO4，試寫出上述過程中X轉(zhuǎn) 化 為Y的離子方程式向該溶液中加入H2SO4和H2O2，在酸性條件下，H2O2將FeSO4氧化為Fe2(SO4)3；X轉(zhuǎn) 化 為Y的離子方程式是2Fe2+ + H2O2 + 2H+ ==2Fe3+ + 2H2O ；Fe2(SO4)3與NaOH發(fā)生反應(yīng)形成Fe(OH)3沉淀，在堿性條件下Fe(OH)3被Cl2氧化為Na2Fe O 4，根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒定律可得該反應(yīng)的方程式是：10NaOH + 3Cl2 + 2Fe(OH)3 = 2Na2FeO4 + 6NaCl + 8H2O ；（4）高鐵酸鈉有強(qiáng)氧化性，它消毒后的還原產(chǎn)物Fe3+易水解生成Fe(OH)3膠體，可吸附水中的懸浮雜質(zhì)，而起到凈化水的作用。 （5）電化學(xué)法制備高鐵酸鈉采用鐵片作陽極，濃NaOH溶液作為電解質(zhì)溶液在陽極Fe失去電子，在堿性條件下被氧化為FeO42－，陽極的電極反應(yīng)式Fe－6e－＋8OH－＝FeO42－＋4H2O ；總電解反應(yīng)離子方程式為Fe＋2OH－＋2H2O 電解 FeO42－＋3H2↑根據(jù)總方程式可知產(chǎn)生的氣體是H2。n(H2)= 3.36L÷22.4L/mol=0.15mol；根據(jù)電子守恒可得n(FeO42－)= n(H2)/3=0.05mol；陽極區(qū)周圍溶液的由于OH－不斷被消耗，c(OH－)降低，所以溶液的pH降低。

考點(diǎn)：考查高鐵酸鈉的制取方法、反應(yīng)原理、作用、離子方程式和電極反應(yīng)式的書寫及相應(yīng)計(jì)算的知識(shí)。