Question

【題目】K2FeO4是一種集氧化、吸附、絮凝、消毒、殺菌、除臭等功能于一體的綠色高效水處理劑，已成為多個(gè)領(lǐng)域不可短缺的物質(zhì)之一，工業(yè)制備工藝如圖所示，回答下列問題：

（1）在濕法制備Na2FeO4工藝中，請(qǐng)寫出氯堿工業(yè)過程中用惰性電極電解飽和NaCl溶液的離子方程式：___；NaClO與FeCl3在堿性條件下制備Na2FeO4的反應(yīng)中被氧化的原子與被還原的原子個(gè)數(shù)比為____；可循環(huán)使用的物質(zhì)為___（任寫一種）。

（2）電解法制備Na2FeO4工藝中，陽極材料為鐵平板，在使用前要經(jīng)過粗砂和細(xì)砂打磨拋光，其目的為____；鈦合金材料作陰極，電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，請(qǐng)寫出陽極電極反應(yīng)式：____。

（3）干法制備Na2FeO4工藝是最早發(fā)現(xiàn)的制備工藝，請(qǐng)寫出NaClO固體、Fe(NO3)3·9H2O晶體、NaOH固體在高溫熔融的條件下制備Na2FeO4的化學(xué)方程式：_____。

（4）請(qǐng)寫出由Na2FeO4制備K2FeO4的化學(xué)方程式：____；請(qǐng)說明該反應(yīng)能發(fā)生的原因：____。

（5）粗K2FeO4提純時(shí)用-5℃飽和KOH的原因____；K2FeO4是綠色水處理劑，能對(duì)水起到殺菌、消毒，又能起到凈水的作用，其原因?yàn)?/span>_____。

Answer 1

【答案】2Cl+2H2O2OH+Cl2↑+H2↑ 2∶3 NaCl或NaOH或KOH 除去電極（陽極材料鐵平板）表面的油漆或氧化膜 Fe-6e+8OH＝FeO42-+4H2O 2Fe(NO3)3·9H2O+10NaOH+3NaClO2Na2FeO4+3NaCl+23H2O+6NaNO3 Na2FeO4+2KOH＝K2FeO4↓+2NaOH K2FeO4在堿性溶液中的溶解度比Na2FeO4小得多，故可沉淀析出 降低K2FeO4溶解度，減少產(chǎn)品的損耗 K2FeO4有強(qiáng)的氧化性，對(duì)水能起到殺菌、消毒的作用，發(fā)生反應(yīng)后生成的Fe3+發(fā)生水解形成Fe(OH)3膠體，有絮凝作用，又能達(dá)到凈水的目的

【解析】

(1)氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水屬于放氫生堿型，離子方程式為2Cl+2H2O2OH+Cl2↑+H2↑，NaClO與FeCl3制備Na2FeO4，應(yīng)該是NaClO把FeCl3氧化成Na2FeO4，氯降低2價(jià)，鐵升高3價(jià)，被氧化的原子與被還原的原子個(gè)數(shù)比為2∶3；生成粗K2FeO4時(shí)生成了NaOH，可用于循環(huán)制備NaClO；制備NaClO時(shí)有NaCl生成，NaCl可用于循環(huán)制備NaOH；K2FeO4提純后的KOH可用于制取粗K2FeO4。

(2)鐵平板在放置過程中，表面會(huì)有油污，或被氧化，在使用前要經(jīng)過粗砂和細(xì)砂打磨拋光是除去表面的油漆或氧化膜。電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，鐵做陽極，生成Na2FeO4，陽極反應(yīng)式為：Fe-6e+8OH＝FeO42-+4H2O。

(3)反應(yīng)物產(chǎn)物都已給出，根據(jù)Fe從+3價(jià)升高到+6價(jià)，Cl從+1價(jià)降到-1價(jià)，利用化合價(jià)升降守恒配平方程式：2Fe(NO3)3·9H2O+10NaOH+3NaClO2Na2FeO4+3NaCl+23H2O+6NaNO3。

(4)從工藝流程可以看出加入KOH，Na2FeO4轉(zhuǎn)變成K2FeO4，所以反應(yīng)為Na2FeO4+2KOH＝K2FeO4↓+2NaOH；K2FeO4在堿性溶液中的溶解度比Na2FeO4小得多，故可沉淀析出。

(5)溫度越低，K2FeO4溶解度越小；K2FeO4有強(qiáng)的氧化性，能使蛋白質(zhì)變性，對(duì)水有殺菌、消毒的作用，發(fā)生反應(yīng)后生成的Fe3+能發(fā)生水解形成Fe(OH)3膠體，有絮凝作用，又能達(dá)到凈水的目的。