Question

【题目】铁的化合物在工业上有重要的应用．

（1）FeCl3净水的原理是（用离子方程式表示）_________________．FeCl3溶液腐蚀钢铁设备，除H+作用外，另一主要原因是（用离子方程式表示）________________．

（2）为节约成本，工业上用NaClO3 氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3．

①若酸性FeCl2废液中c（Fe2+）=2.0×10﹣2molL﹣1，c（Fe3+）=1.0×10﹣3molL﹣1，c（Cl﹣）=5.3×10﹣2molL﹣1，则该溶液的PH约为_____．

②完成NaClO3 氧化FeCl2 的离子方程式：

　ClO3﹣ +___Fe2+ +___ ____= __Cl﹣ + ___Fe3++ __ ____．

（3）高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能水处理剂，且不会造成二次污染．已知高铁酸盐热稳定性差，工业上用湿法制备K2FeO4的流程如图1所示：反应③加入浓KOH溶液可析出高铁酸钾（K2FeO4），这说明__________________________．某温度下，将Cl2通入NaOH溶液中，反应后得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合溶液，经测定ClO﹣与ClO3﹣离子的物质的量之比是1：2，则Cl2与氢氧化钠反应时，被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为_____．

（4）工业上还可用通过电解浓NaOH溶液来制备Na2FeO4，其工作原理如图2所示：阳极的电极反应式为__________________________。

Answer 1

【答案】 Fe3++3H2OFe（OH）3（胶体）+3H+ 2Fe3++Fe=3Fe2+ 2 1 6 6H+ 1 6 3 H2O 该温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小 11：3 Fe+8OH﹣﹣6e﹣=FeO42﹣+4H2O

【解析】（1）FeCl3净水的原理是FeCl3水解生成Fe(OH)3胶体，吸附水中悬浮的杂质，用离子方程式表示：Fe3++3H2OFe（OH）3（胶体）+3H+ ；Fe3＋的氧化性强，能与Fe作用2Fe3++Fe=3Fe2+ ；（2）①若酸性FeCl2废液中c（Fe2+）=2.0×10﹣2molL﹣1，c（Fe3+）=1.0×10﹣3molL﹣1，c（Cl﹣）=5.3×10﹣2molL﹣1，根据电荷守恒，c(H＋)+2c（Fe2+）+3c（Fe3+）=c（Cl﹣）+c（OH﹣），c(H＋)=5.3×10﹣2molL﹣1-（2×2.0×10﹣2molL﹣1+3×1.0×10﹣3molL﹣1）=1.0×10﹣2molL﹣1，PH=-lg1.0×10﹣2=2，则该溶液的PH约为2；②ClO3﹣中Cl元素化合价由+5价降低为Cl-中-1价，Fe2+中铁元素由+2价升高为+3价，Fe2+是还原剂；化合价升降的最小公倍数为6，所以Fe2+系数为6，ClO3﹣系数为1，根据原子守恒可知，Fe3+系数为6，Cl﹣系数为1，H2O系数为3，然后通过电荷守恒，得氢离子，配平后离子方程式为：1ClO3﹣ +6Fe2+ +6 H+= 1Cl﹣ + 6Fe3++ 3 H2O；（3）加入浓KOH溶液可析出高铁酸钾（K2FeO4），说明该温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小；Cl2生成ClO－与ClO3－是被氧化的过程，化合价分别由0价升高为+1价和+5价，经测定ClO－和ClO3－物质的量之比为1：2，则可设ClO－为1mol，ClO3－为2mol，被氧化的氯元素的物质的量为：1mol+2mol=3mol，根据化合价变化可知，反应中失去电子的总物质的量为：1mol×（1-0）+2mol×（5-0）=11mol，氧化还原反应中得失电子数目一定相等，则该反应中失去电子的物质的量也是11mol，Cl2生成KCl是被还原的过程，化合价由0价降低为-1价，则被还原的Cl的物质的量为：=11mol，所以被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为11mol：3mol=11：3；（4）阳极是铁，故阳极上铁放电生成FeO42－，由于是碱性环境，故电极方程式为：Fe+8OH－-6e－=FeO42－+4H2O。