Question

高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。
（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的流程如图所示：

①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是：                                 。
②反应II的离子方程式为                                                  。
③高铁酸钾在水中既能消毒杀菌，又能净水，是一种理想的水处理剂．它能消毒杀菌是因为                它能净水的原因是                                  。
④已知25℃时Fe(OH)₃的Ksp = 4.0×10^-38，反应II后的溶液中c(Fe³⁺)=4.0×10^-5 mol/L,则需要调整        时，开始生成Fe(OH)₃（不考虑溶液体积的变化）。
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。①加入饱和KOH溶液的目的是：         。
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠   （填“大”或“小”）。

湿法	强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物

 
（3）干法制备K₂FeO₄的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为        。
（4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，高铁电池具有工作电压稳定， 放电时间长等优点，有人以高铁酸钾、二氧化硫和三氧化硫原料，以硫酸酸钾为电解质，用惰性电极设计成高温下使用的电池，写出该电池正极电极反应式：                      。

Answer 1

（1）①减少高铁酸钾的溶解损失(2分)
②3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O(2分)
③高铁酸钾（K₂FeO₄）有强氧化性  (1分)高铁酸钾的还原产物水解产生的Fe（OH）₃胶体，有吸附性（有絮凝作用），使水澄清起净水作用  (1分)  ④3 (2分)
（2）①增大K^＋浓度，促进K₂FeO₄晶体析出(1分) ②小 (1分)
（3）3：1  (2分)（4）2FeO₄^2－+6e^－+8SO₃2Fe^3＋+8SO₄^2-(2分)

 
试题分析：(14分)（1）①为防止K₂FeO₄的溶解，可用异丙醇洗涤，所以答案是减少高铁酸钾的溶解损失。
②ClO^－在碱性条件下可将Fe^3＋氧化为FeO₄^2－，据题目信息和氧化还原反应中化合价发生变化确定找出反应物：Fe^3＋、ClO^－，生成物：FeO₄^2－、Cl^－，根据电子得失守恒和质量守恒来配平，反应II的离子方程式为3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O。
③ 高铁酸钾（K₂FeO₄）在水中能消毒杀菌是因为有强氧化性，净水的原因是高铁酸钾的还原产物水解产生的Fe(OH)₃胶体，有吸附性，使水澄清起净水作用。
④Ksp ＝c(Fe^3＋)·c³(OH^－)= 4.0×10^-38，所以＝，c(OH^－)＝1.0×10^-11，c(H^＋)＝1.0×10^-3，pH= 3；
（2）①加入饱和KOH溶液的目的是增大K^＋浓度，促进K₂FeO₄晶体析出；
②溶解度小的沉淀先析出来，所以高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠；
（3）干法制备K₂FeO₄的反应的方程式为：Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，N元素化合价降低，是氧化剂，铁的化合价降低，是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3﹕1，
（4）高铁酸钾得电子，做氧化剂，所以在正极反应的是FeO₄^2－，电极反应式：2FeO₄^2－+6e^－+8SO₃2Fe^3＋+8SO₄^2-。