Question

6．工業(yè)上可以用汞陰極法電解NaCl溶液得到燒堿與氯氣、氫氣，裝置如圖1：

利用燒堿與氯氣還可生產(chǎn)一種高效的多功能的水處理劑高鐵酸鉀．主要的生產(chǎn)流程如圖2：
（1）寫出汞陰極法的陰極電極反應(yīng)式Na⁺+e^-=Na；解汞室內(nèi)的反應(yīng)化學(xué)方程式2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑．
（2）反應(yīng)原理如下：
反應(yīng)①：Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O
氧化過程化學(xué)方程式：3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O；
若加入過量NaClO，氧化過程中會生成Fe（OH）₃，寫出該反應(yīng)的離子方程式3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe （OH）₃↓+3HClO；
轉(zhuǎn)化過程：Na₂FeO₄+2KOH═K₂FeO₄+2NaOH，該過程在某低溫下進(jìn)行的，說明些溫度下K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄）（填“＞”、“＜”、“=”）．
（3）實驗室在過濾時用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯；
（4）既能起到殺菌作用又能起到凈水作用，原因是其在水溶液中易水解產(chǎn)生氧氣，請寫出其水解化學(xué)方程式4K₂FeO₄+10H₂O═4Fe （OH）₃↓+4KOH+3O₂↑．

Answer 1

分析 （1）用汞陰極法電解NaCl溶液，在陰極上是陽離子得電子的還原反應(yīng)；解汞室內(nèi)金屬鈉可以和水之間反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣；
（2）次氯酸鈉具有氧化性，可以將鐵離子氧化為高鐵酸根，自身被還原為氯離子，據(jù)此書寫方程式即可；沉淀向著更難溶的方向轉(zhuǎn)化；
（3）過濾時用到的儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯、濾紙等；
（4）高鐵酸鉀可以和水之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到氫氧化鐵和氧氣、氫氧化鉀，據(jù)此書寫方程式即可．

解答 解：（1）用汞陰極法電解NaCl溶液，在陰極上是陽離子得電子的還原反應(yīng)，即Na⁺+e^-=Na，解汞室內(nèi)金屬鈉可以和水之間反應(yīng)，方程式為：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，故答案為：Na⁺+e^-=Na；2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑；
（2）次氯酸鈉具有氧化性，可以將鐵離子氧化為高鐵酸根，自身被還原為氯離子，方程式為：3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O；若加入過量NaClO，氧化過程中會生成Fe（OH）₃，該反應(yīng)的離子方程式為：3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe （OH）₃↓+3HClO；根據(jù)反應(yīng)：Na₂FeO₄+2KOH═K₂FeO₄+2NaOH，結(jié)合沉淀向著更難溶的方向轉(zhuǎn)化的原理知道：K_sp（K₂FeO₄）＜K_sp（Na₂FeO₄），
故答案為：3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O；3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe （OH）₃↓+3HClO；＜；
（3）過濾時用到的儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯、濾紙等，其中的玻璃儀器是：漏斗、玻璃棒、燒杯，故答案為：漏斗、玻璃棒、燒杯；          
（4）高鐵酸鉀可以和水之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到氫氧化鐵和氧氣、氫氧化鉀，方程式為：4K₂FeO₄+10H₂O═4Fe （OH）₃↓+4KOH+3O₂↑，
故答案為：4K₂FeO₄+10H₂O═4Fe （OH）₃↓+4KOH+3O₂↑．

點評 本題通過考查生產(chǎn)一種高效的多功能的水處理劑高鐵酸鉀為載體來考查學(xué)生對電解原理的掌握和應(yīng)用知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．