Question

【題目】高鐵酸鈉(Na2FeO4)具有很強的氧化性，是一種新型的綠色凈水消毒劑。工業上以菱鐵礦(主要成分是FeCO3及少量SiO2)為原料制備高鐵酸鈉生產過程如下：

(1)Na2FeO4中鐵元素的化合價為_____________，高鐵酸鈉用于殺菌消毒時的化學反應類型為_______________(填“氧化還原反應”、“復分解反應”或“化合反應”)。

(2)按照上述流程，步驟①中堿浸時能否用較便宜的Ca(OH)2替代NaOH___________ (填“能”或“不能”)，理由是________________________。

(3)步驟③中檢驗Fe2+全部轉化成Fe3+的方法是：___________________________。

(4)步驟④中除生成Na2FeO4外，還有NaCl生成，其離子方程式為_____________。己知步驟⑤是向Na2FeO4溶液中繼續加入氫氧化鈉固體得到懸濁液，則操作a的名稱為_____。

(5)生產過程中，理論上每獲得0.5mol的FeO42-消耗 NaClO的總質量為_______________。

(6)已知幾種物質在20℃時的Ksp如下表：

某同學用滴定法測定晶體CoCl2·xH2O中的x，常用標準硝酸銀法進行滴定，滴定時選擇的指示劑是_____(填編號)。

A.KCl B.KSCN C.K2S D.K2CrO4

若取晶體樣品ag溶于蒸餾水中配制100mL溶液取20mL配制溶液于錐形瓶中，加入所選指示劑，用cmol/LAgNO3溶液滴定至終點消耗標準溶液bmL。則x的表達式為___________。

Answer 1

【答案】+6 氧化還原反應 不能 CaSiO3難溶于水，無法分離出SiO2 取少量③中溶液于試管，滴入少量 K3Fe(CN)6溶液，若無藍色沉淀，則 Fe2+已經全部轉化成Fe3+ 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 過濾 74.5g D

【解析】

粉碎菱鐵礦(主要成分是FeCO3及少量SiO2)，加入NaOH溶液堿溶，酸性氧化物SiO2與NaOH反應得到硅酸鈉溶液，過濾，濾渣主要含有FeCO3，加入稀硫酸溶解，得到Fe2+的酸性溶液，加入NaClO溶液氧化Fe2+，2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O，再加入NaOH和NaClO溶液繼續氧化Fe3+，反應為：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，向得到的Na2FeO4溶液中繼續加入氫氧化鈉固體得到懸濁液，過濾得到高鐵酸鈉，據此分析解答。

(1)Na2FeO4中鈉元素+1價，氧元素-2價，則鐵元素+6價；高鐵酸鈉中鐵元素+6價，具有強氧化性，能殺菌消毒，故發生氧化還原反應；

(2)不能用Ca(OH)2替代NaOH，Ca(OH)2會與SiO2發生反應生成CaSiO3，CaSiO3難溶于水，無法分離出SiO2；

(3)步驟③中檢驗Fe2+全部轉化成Fe3+是看溶液中是否含有Fe2+,方法取少量③中溶液于試管，滴入少量的K3Fe(CN)6溶液，若無藍色沉淀，則Fe2+全部轉化成Fe3+，否則含有Fe2+；

(4)步驟④為NaOH和NaClO溶液氧化Fe3+生成Na2FeO4和NaCl，根據電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得該反應的離子方程式：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；步驟⑤是向Na2FeO4溶液中繼續加入氫氧化鈉固體得到懸濁液，經過操作a得到固體，則該分離混合物的操作方法為過濾；

(5)根據鐵元素守恒，生成0.5mol的FeO42-，則加入的Fe2+為0.5mol，第一次加入NaClO溶液氧化Fe2+，發生反應2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O，則需要n(NaClO)=0.25mol，第二次加入NaOH和NaClO溶液繼續氧化Fe3+，發生反應2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，則需要n(NaClO)=0.75mol，所以消耗 NaClO的總質量為m(NaClO)=(0.25mol+0.75mol)×74.5g/mol=74.5g；

(6)指示劑的作用是指示Cl-恰好沉淀完全，即使Cl-先形成沉淀，再滴入AgNO3溶液時產生不同顏色的沉淀來指示滴定終點。

A.KCl產生AgCl白色沉淀，沒有明顯的顏色變化，A錯誤；

B.根據表格數據可知AgSCN的溶解度比AgCl小，先形成AgSCN沉淀，B錯誤；

C.Ksp(Ag2S)=2.0×10-48=c2(Ag+)·c(S2-)，c(S2-)=mol/L，Ksp(AgCl)= c(Ag+)·c(Cl-)=2.0×10-10，c(Cl-)= mol/L，說明Ag2S的溶解度小于AgCl的溶解度，滴加時先形成Ag2S沉淀，C錯誤；

D.Ksp(Ag2CrO4)= c2(Ag+)·c(CrO42-)=2.0×10-12，c(CrO42-)=mol/L> mol/L，說明Ag2CrO4的溶解度大于AgCl的溶解度，則加入K2CrO4可以作指示劑，指示滴定終點，D正確；故合理選項是D；

ag晶體樣品中含有Cl-的物質的量為n(Cl-)=n(Ag+)=cmol/L×b×10-3L×=5bc×10-3mol，n(CoCl2)=n(Cl-)=5bc×10-3mol=2.5bc×10-3mol，整理可得x的表達式為。