【題目】高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型、高效的水處理劑,與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為:4Na2FeO4+10H2O=4Fe(OH)3+3O2↑+8NaOH。電解制備 Na2FeO4 裝置示意圖如下。

(1)a是電源的______________極(填“正”或“負(fù)”)。電解時,石墨電極附近溶液的堿性____________(填“增強”、“減弱”或“不變”)。

(2)鐵電極的反應(yīng)式為__________________________。

(3)維持一定的電流強度和電解溫度,NaOH起始濃度對Na2FeO4濃度影響如下圖(電解液體積相同情況下進(jìn)行實驗)。

①電解3.0h內(nèi),隨NaOH起始濃度增大,Na2FeO4濃度變化趨勢是______________(填“增大”、“不變”或“減小”)。

②當(dāng)NaOH起始濃度為16mol·L-1,1.0~2.0h內(nèi)生成Na2FeO4的速率是_____________mol·L-1·h-1。

③A 點與B 點相比,n[Fe(OH)3]: A_____________B (填“>”、 “=”或“<” )

(4)提純電解所得Na2FeO4,采用重結(jié)晶、過濾、洗滌、低溫烘干的方法,則洗滌劑最好選用______________溶液(填標(biāo)號)和異丙醇。

A.Fe(NO3)3 B.NH4Cl C.CH3COONa

(5)次氯酸鈉氧化法也可以制得Na2FeO4。

己知 2H2(g)+O2(g)=2H2O (1) △H=akJ·mol-1

NaCl(aq)+ H2O(1)=NaClO(aq)+H2(g) △H=bkJ·mol-1

4Na2FeO4(aq)+10H2O(1)=4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) △H=c kJ·mol-1

反應(yīng) 2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)=2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+5H2O(1)的△H=______________ kJ·mol-1。

【答案】 負(fù) 增強 Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O 增大 8 < C -a - 3b-c

【解析】(1)應(yīng)該用鐵做陽極電解氫氧化鈉制備鐵酸鈉,電解時鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)結(jié)合氫氧根離子生成鐵酸跟離子和水,電極反應(yīng)式為:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O;因此a是電源的負(fù)極,b為電源的正極,電解時,石墨電極為陰極,陰極發(fā)生還原反應(yīng),電極方程式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,石墨電極附近溶液的堿性增強,故答案為:負(fù); 增強;

(2)根據(jù)上述分析,鐵電極的反應(yīng)式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O,故答案為:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O;

(3)①根據(jù)圖像,電解3.0h內(nèi),隨NaOH起始濃度增大,Na2FeO4濃度逐漸增大,故答案為:增大;

②根據(jù)圖像,當(dāng)NaOH起始濃度為16mol·L-1,1.0~2.0h內(nèi)生成Na2FeO4的速率= =8mol·L-1·h-1,故答案為:8;

③根據(jù)圖像,A 點與B 點相比,Na2FeO4濃度AB,根據(jù)鐵元素守恒,n[Fe(OH)3]AB,故答案為:<;

(4)AFe(NO3)3溶液能夠溶解Na2FeO4,不選;BNH4Cl溶液能夠溶解Na2FeO4,不選;CCH3COONa電離出的鈉離子能夠抑制Na2FeO4的溶解,可以選擇;故選C;

(5)2H2(g)+O2(g)=2H2O (1) H=akJ·mol-1 NaCl(aq)+ H2O(1)=NaClO(aq)+H2(g) H=bkJ·mol-1,4Na2FeO4(aq)+10H2O(1)=4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) H=c kJ·mol-1 。根據(jù)蓋斯定律,將①×(-)-×3-×,得:2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)=2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+5H2O(1) H=--3b- kJ·mol-1,故答案為:--3b-。

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