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c(Fe3+)=4.0×10-5mol/L,则需要调整到 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

②3ClO-+10OH-+3Fe2+=2FeO42-+3Cl-+5H2O

③高铁酸钾（K2FeO4）有强氧化性；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。

④3

（2）增大K+浓度，促进K2FeO4晶体析出；小

（3）3：1

（4）2FeO42-+6e-+8SO3=2Fe2++8SO42-

【解析】（1）①为防止K2FeO4的溶解，可用异丙醇洗涤，所以答案是减少???铁酸钾的溶解损失。

②ClO-在碱性条件下能将Fe3+氧化为FeO42-,其离子方程式是

3ClO-+10OH-+3Fe2+=2FeO42-+3Cl-+5H2O

③高铁酸钾在水中能消毒杀菌是因为它有强氧化性，净水的原因是高铁酸钾的还原物水解产生Fe(OH)3胶体，具有吸附性，能使水澄清。

④Ksp=c（Fe3+）c3（OH-）=4.0×10-38，所以c3（OH-）=4.0×10-38/4.0×10-5=1.0×10-33，c（OH-）=1.0×10-11，pH=3；

（2）①加入饱和的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要小。

（3）干法制备K2FeO4的反应是Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O，N元素化合价降低，是氧化剂，Fe的化合价升高，是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比是3：1；

（4）高铁酸钾得电子，做氧化剂，所以在正极反应的是FeO42-，电极反应是，2FeO42-+6e-+8SO3=2Fe2++8SO42-