Question

【題目】高鐵酸鉀是綠色、環(huán)保型水處理劑，也是高能電池的電極材料。工業(yè)上利用硫酸亞鐵為原料，通過鐵黃（FeOOH）制備高鐵酸鉀，可降低生產(chǎn)成本且產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)。工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）有同學(xué)認(rèn)為上述流程可以與氯堿工業(yè)聯(lián)合。寫出電解飽和食鹽水制取次氯酸鈉的化學(xué)方程式______________。

（2）制備鐵黃的離子方程式為_______________。實驗測得反應(yīng)溶液的pH、溫度對鐵黃產(chǎn)率的影響如圖所示。反應(yīng)溫度宜選擇_________；pH大于4.5時鐵黃產(chǎn)率逐漸降低的主要原因可能是_______________。

（3）用高鐵酸鉀作水處理劑除了可以對水體進行殺菌消毒之外，其還原產(chǎn)物氫氧化鐵膠體還能吸附水中懸浮雜質(zhì)，請寫出用高鐵酸鉀除去水體中CN﹣的離子方程式______。

（4）已知：常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10﹣38。高鐵酸鉀的凈水能力與廢水的pH有關(guān)，當(dāng)溶液pH=2時，廢水中c（Fe3+）=_________molL﹣1。

（5）如果上述流程中，鐵元素總利用率為75%。利用1L 2molL﹣1FeSO4溶液能制備純度為90%的高鐵酸鉀________g。

Answer 1

【答案】 NaCl+H2ONaClO+H2↑ 12Fe2++3O2+2H2O=4FeOOH+8Fe3+ 40℃ 酸性減弱，F(xiàn)e (OH) 3增多 l0FeO42-+6CN-+22H2O=l0Fe (OH) 3 (膠體) +6CO32-+3N2↑+140H+ pH=2時， c(OH-) =10-12mol/L,根據(jù) KspLFe(OH)3]=4.0×10-38，c (Fe3+)=0.04mol/L 330g

【解析】（1）電解飽和食鹽水制取次氯酸鈉的化學(xué)方程式為NaCl+H2ONaClO+H2↑；（2）硫酸亞鐵與氧氣反應(yīng)生成鐵黃(FeOOH)的反應(yīng)中氧化劑為氧氣，還原劑為硫酸亞鐵，反應(yīng)中鐵的化合價由+2合成+3價，O元素的化合價由0價變成-2價，根據(jù)得失電子守恒，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為=，反應(yīng)的離子方程式為12Fe2++3O2+2H2O=4FeOOH+8Fe3+。根據(jù)圖像，40℃左右時，鐵黃產(chǎn)率較高；pH大于4.5時生成了氫氧化鐵，使得鐵黃產(chǎn)率降低；（3）高鐵酸鉀具有氧化性，可以將CN－氧化為氮氣和二氧化碳而除去，本身被還原為氫氧化鐵膠體，在堿性溶液中二氧化碳變成碳酸根離子，反應(yīng)的方程式為10FeO42－+6CN－+22H2O=10Fe(OH)3(膠體)+6CO32－+3N2↑+14OH－；（4）pH=2時，c(OH-)=10-12mol/L，根據(jù)Kap[Fe(OH)3]=4.0×10－38， c(Fe3+)=mol/L=0.04mol/L；

（5）1L 2mol·L－1FeSO4溶液中含有2mol FeSO4，根據(jù)鐵元素守恒，生成高鐵酸鉀的質(zhì)量=2mol×75%×198g/mol÷90%=330g。