Question

（16分）高鐵酸鈉（Na2FeO4）具有很強(qiáng)的氧化性，廣泛應(yīng)用于凈水、電池工業(yè)等領(lǐng)域。以粗FeO(含有CuO、Al2O3和SiO2等雜質(zhì))制備高鐵酸鈉的生產(chǎn)流程如下，回答下列問(wèn)題：

已知：NaClO不穩(wěn)定，受熱易分解。

（1）粗FeO酸溶過(guò)程中通入水蒸氣（高溫），其目的是__________________________。

（2）操作I目的是得到高純度FeSO4溶液，則氧化I中反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________。

（3）本工藝中需要高濃度NaClO溶液，可用Cl2與NaOH溶液反應(yīng)制備

①Cl2與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________________。

②在不同溫度下進(jìn)行該反應(yīng)，反應(yīng)相同一段時(shí)間后，測(cè)得生成NaClO濃度如下：

溫度/℃	15	20	25	30	35	40	45
NaClO濃度/mol·L-1	4.6	5.2	5.4	5.5	4.5	3.5	2

請(qǐng)描述隨溫度變化規(guī)律________________________________________________________。

其原因?yàn)開(kāi)___________________________________________________________________。

（4）工業(yè)也常用電解法制備N(xiāo)a2FeO4，其原理為Fe+2OH-+2H2O電解FeO42-+3H2↑。請(qǐng)用下列材料設(shè)計(jì)電解池并在答題卡的方框內(nèi)畫(huà)出該裝置。

可選材料：鐵片、銅片、碳棒、濃NaOH溶液、濃HCl等

其陽(yáng)極反應(yīng)式為：________________________________。

 

Answer 1

（1）升高溫度加快反應(yīng)速率 或 增大接觸面積加快反應(yīng)速率 或 提高酸溶效率（2分）

（2）2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O（3分） （3）①Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O（2分）

②溫度小于30℃時(shí)，NaClO濃度隨溫度升高而增大；溫度高于30℃時(shí)，NaClO濃度隨溫度升高而降低。（2分）溫度小于30℃時(shí)，升高溫度，反應(yīng)速率增大；溫度高于30℃時(shí)，NaClO不穩(wěn)定而分解。（2分）

（4）如右圖：（陰極材料可為Cu或Fe）（3分）

Fe - 6e－+ 8OH－ ＝FeO42－+ 4H2O（2分）

【解析】

試題分析：（1）高溫水蒸氣可以作答固體與酸反應(yīng)的接觸面積，同時(shí)升高溫度反應(yīng)速率也加快，因此粗FeO酸溶過(guò)程中通入水蒸氣（高溫），其目的是升高溫度加快反應(yīng)速率或增大接觸面積加快反應(yīng)速率或提高酸溶效率。

（2）操作I目的是得到高純度FeSO4溶液，由于雙氧水具有氧化性，能把亞鐵離子氧化生成鐵離子，則氧化I中反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O。

（3）①Cl2與NaOH溶液反應(yīng)制備次氯酸鈉的離子方程式為Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O。

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知溫度小于30℃時(shí)，NaClO濃度隨溫度升高而增大；溫度高于30℃時(shí)，NaClO濃度隨溫度升高而降低。這是由于溫度小于30℃時(shí)，升高溫度，反應(yīng)速率增大；而溫度高于30℃時(shí)，NaClO不穩(wěn)定而分解導(dǎo)致濃度降低。

（4）根據(jù)Fe+2OH-+2H2O電解FeO42-+3H2↑可知，鐵失去電子被氧化，因此鐵是陽(yáng)極與電源的正極相連，而電解質(zhì)溶液是堿性溶液，所以裝置圖可以是，其中陽(yáng)極反應(yīng)式為Fe - 6e－+ 8OH－ ＝FeO42－+ 4H2O。

考點(diǎn)：考查外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響、離子方程式書(shū)寫(xiě)以及電化學(xué)原理的應(yīng)用