Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）具有很强的氧化性，是一种新型的高效水处理剂．

（1）高铁酸钾具有强氧化性的原因是

 

．
（2）高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为

 

，

 

．
（3）制备K₂FeO₄可以采用干式氧化法或湿式氧化法．
①干式氧化的初始反应是2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，该反应中每生成2mol Na₂FeO₄时转移电子

 

mol．
②湿式氧化法的流程如图：

上述流程中制备Na₂FeO₄的化学方程式是

 

．
（4）高铁电池是正在研制中的可充电电池，图2为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出的高铁电池的优点有

 

、

 

．
（5）探究高铁酸钾的某种性质．
【实验1】将适量K₂FeO₄固体分别溶解于pH为 4.74、7.00、11.50的水溶液中，配得FeO₄^2-浓度为1.0mmol?L^-1（1mmol?L^-1=10^-3mol?L^-1）的试样，静置，考察不同初始pH的水溶液对K₂FeO₄某种性质的影响，结果见图2（注：800min后，三种溶液中高铁酸钾的浓度不再改变）．
【实验2】将适量K₂FeO₄溶解于pH=4.74的水溶液中，配制成FeO₄^2-浓度为0mmol?L^-1的试样，将试样分别置于 20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，考察不同温度对K₂FeO₄某种性质的影响，结果见图2．则
①实验1的目的是

 

；
②实验2可得出的结论是

 

；
③高铁酸钾在水中的反应为4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．由图1可知，800min时，pH=11.50的溶液中高铁酸钾最终浓度比pH=4.74的溶液中高，主要原因是

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学电源新型电池

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）高铁酸钾中的铁是正6价，处于高价态，具有强氧性；
（2）高铁酸钾是具有强氧性，还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体，吸附杂质的作用；
（3）①2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，6molNa₂O₂中12mol的负一价氧，2mol的有变成0价，还有10mol变成-2价，而铁是正2价变为正6价，所以每生成2mol Na₂FeO₄时转移电子10mol；
②Fe（NO₃）₃被NaClO氧化成Na₂FeO₄；
（4）高铁电池由图2为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出的高铁电池的优点有放电时间长，工作电压稳定等优点；
（5）①在其它条件相同的情况下研究在FeO₄^2-不同PH溶液中的稳定性；
②研究温度改变，FeO₄^2-的稳定性；
③用平衡移动的原理解释．

解答： 解：（1）高铁酸钾中的铁是正6价，处于高价态，具有强氧性，故答案为：其中的铁元素为+6价，易得电子；
（2）高铁酸钾是具有强氧性，还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体，吸附杂质的作用，故答案为：高铁酸钾有强氧化性，能杀菌消毒；产生的Fe（OH）₃有吸附性，有絮凝作用；
（3）①2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，6molNa₂O₂中12mol的负一价氧，2mol的有变成0价，还有10mol变成-2价，而铁是正2价变为正6价，所以每生成2mol Na₂FeO₄时转移电子10mol，故答案为：10；
②Fe（NO₃）₃被NaClO氧化成Na₂FeO₄，故答案为：2Fe（NO₃）₃+3NaClO+10NaOH=2Na₂FeO₄+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O；
（4）高铁电池由图2为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出的高铁电池的优点有放电时间长，工作电压稳定等优点，
故答案为：放电时间长；工作电压稳定；
（5）①在其它条件相同的情况下研究在FeO₄^2-不同PH溶液中的稳定性，故答案为：研究在FeO₄^2-不同PH溶液中的稳定性（或反应的速率）；
②研究温度改变，FeO₄^2-的稳定性，故答案为：温度越高，FeO₄^2-越不稳定（或与水反应的速率越快）；
③用平衡移动的原理解释，pH=11.50的溶液中OH^-离子浓度大，使平衡向左移动，故答案为：pH=11.50的溶液中OH^-离子浓度大，使平衡向左移动．

点评：本题考查元素化合物知识结合化学反应的速率以及平衡的移动等知识的综合考查，难度大，学生不容易接受．