Question

（10分）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比C1₂、O₂、C1O₂、KMnO₄氧化性更强，无二次污染，工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。

（1）干法制备高铁酸钠的主要反应为：

2FeSO₄ + a Na₂O₂ = 2Na₂FeO₄ + b X + 2Na₂SO₄ +  c O₂↑

①该反应中物质X应是            ，a与c的关系是                   。

②简要说明K₂FeO₄作为水处理剂时，在水处理过程中所起的作用                       

（2）湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的反应体系中有六种数粒：Fe(OH)₃、C1O^－、OH^－、FeO₄^2-、C1^－、H₂O。

①写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：                    。

②每生成1mol FeO₄^2-转移        mo1电子，若反应过程中转移了0.3mo1电子，则还原产物的物质的量为               mo1。

③低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾（K₂FeO₄），说明什么问题                                  。

 

Answer 1

【答案】

(1) ①Na₂O (1分)       a=4+2c (2分)

②高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒；消毒过程中自身被还原为Fe³⁺，Fe³⁺水解生成Fe(OH)₃胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降(2分)

(2) ①2Fe(OH)₃ + 3ClO^- + 4OH^- = 2FeO₄^2- + 3Cl^- + 5H₂O (2分)

②3(1分)  0.15(1分)

③该温度下K₂FeO₄比Na₂FeO₄的溶解度小(1分)

【解析】（1）①根据原子守恒和电子的得失守恒可知，X应该是氧化钠；根据方程式可知，过氧化钠中氧元素的化合价从－1价部分降低到－2价，得到1个电子，而部分升高到0价，失去1个电子。另外铁元素的化合价从＋2价升高到＋6价，失去4个电子，所以根据电子的得失守恒可知，2×4＋2c＝2a－2c，解得a=4+2c。

②由于高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒；消毒过程中自身被还原为Fe³⁺；Fe³⁺水解生成Fe(OH)₃胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降，所以高铁酸钾起杀菌和净水的作用。

（2）①根据元素的化合价变化可知，铁元素的化合价从＋3价升高到＋6价，失去3个电子.而氯元素的化合价从＋1价降低到－1价，得到2个电子，所以根据电子的得失守恒可知，反应的方程式是2Fe(OH)₃ + 3ClO^- + 4OH^- = 2FeO₄^2- + 3Cl^- + 5H₂O。

②根据方程式可知，每生成1mol FeO₄^2-转移3mol电子；若反应过程中转移了0.3mo1电子，则还原产物氯离子的物质的量是0.3mol÷2＝0.15mol。

③由于该温度下K₂FeO₄比Na₂FeO₄的溶解度小，所以低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾。