Question

高铁酸钠（Na₂FeO₄）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂．工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如图：

回答下列问题：
（1）经过步骤①后，加入NaOH固体的原因是

 

．
（2）步骤②反应的离子方程式是

 

．
（3）从溶液Ⅰ中分离出Na₂FeO₄后，还有副产品Na₂SO₄、NaCl，则步骤③中反应的离子方程式为

 

．
（4）将一定量的Na₂FeO₄投入到pH不同的污水中（污水中其余成分均相同），溶液中Na₂FeO₄浓度变化如图曲线Ⅰ、Ⅱ所示，试推测曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水pH

 

（填“高”或“低”）．

（5）通过计算得知Na₂FeO₄的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）比氯气的

 

（填“高”或“低”），用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是

 

（答出两点即可）．

Answer 1

分析：（1）依据氢氧化钠是强碱，高铁酸钠在碱性溶液中稳定存在分析；加入氢氧化钠可以调节溶液显碱性，易生成高铁酸钠；
（2）依据流程分析判断，步骤②是加入过氧化氢在酸性溶液中氧化亚铁离子为铁离子的过程，依据电子守恒、电荷守恒和原子守恒反应的离子方程式；
（3）碱溶液中次氯酸根离子氧化铁离子为高铁酸根离子，反应的离子方程式依据氧化还原反应电子守恒和原子守恒配平得到；
（4）依据高铁酸根离子发生的还原反应分析判断；
（5）依据高铁酸钠和氯气得到电子转化关系计算分析，根据高铁酸钠是强氧化剂，得到电子生成氢氧化铁胶体分析判断．

解答：解：（1）步骤①是制备次氯酸钠的过程，加入氢氧化钠目的是调节溶液显碱性，因为Na₂FeO₄只在碱性环境中稳定存在，
故答案为：Na₂FeO₄只在碱性环境中稳定存在，所以加入氢氧化钠可以调节溶液显碱性；
（2）步骤②是加入过氧化氢在酸性溶液中氧化亚铁离子为铁离子的过程，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（3）反应③是碱溶液中次氯酸根离子氧化铁离子为高铁酸根离子，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）依据高铁酸钠在碱性溶液中稳定存在，发生的反应为：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O?Fe（OH）₃+5OH^-，污水的pH越高平衡逆向进行，pH越小平衡正向进行，依据图象分析Ⅱ先达到平衡需要的时间短，反应速率快，说明污水pH小，曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水的pH高，
故答案为：高；
（5）FeO₄^2-+3e^-+4H₂O?Fe（OH）₃+5OH^-，单位质量得到电子

3

166

=0.018，
Cl₂+2e^-═2Cl^-，单位质量得到电子

2

71

=0.028，
所以Na₂FeO₄的消毒效率比氯气低，高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂，利用氧化性起到杀菌消毒作用，利用生成的氢氧化铁胶体起到净水作用，
故答案为：低；能消毒杀菌又能净水（或无毒或方便保存等）．

点评：本题考查了物质制备实验流程的分析判断，主要是物质性质，题干信息的应用，离子方程式的书写是解题关键，题目难度中等．