Question

高鐵酸鉀(K₂FeO₄)具有很強的氧化性，在生產、生活中有廣泛應用。
（1）K₂FeO₄常用做高效水處理劑，其兩種作用分別是＿＿＿＿＿。
[已知：FeO₄^2－＋3e^－＋4H₂OFe(OH)₃＋5OH^－]
（2）制備K₂FeO₄可以采用濕式氧化法，流程如下圖：

①完成氧化工序的離子方程式：

②除雜工序目的是除去Na_２FeO₄溶液中的雜質，除去的雜質主要有＿＿＿＿＿(寫化學式)。
③轉化工序控制在某溫度下進行，則該溫度下溶解度：Na_２FeO₄＿＿＿＿＿K₂FeO₄  (填“＞”、“＜”或“＝”)。
（3）實驗室模擬工業電解法制取K₂FeO₄，裝置如右圖。

①此裝置中電源的負極是＿＿＿＿(填“a”或“b”)。
②陽極的電極反應式為＿＿＿＿＿＿。
（4）已知K₂FeO₄稀溶液中存在如下平衡：4FeO₄^2－＋10H₂O4Fe(OH)₃＋8OH^－＋3O₂。實驗測得K₂FeO₄溶液濃度與溫度和pH的關系分別如下圖所示：

①由圖I可得出的結論：該反應的△Ｈ＿＿＿0(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②圖Ⅱ中pH_１＿＿＿pH₃(填“＞”、“＜”或“＝”)。

Answer 1

（1）殺菌和凝聚 （2）①ClO₂^－＋2Fe^3＋＋10OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O
②NaNO₃、NaCl ③＞ （3）①a ②Fe－6e^－＋8OH^－＝FeO₄^2－＋4H₂O
（4）①＞ ②＜

解析試題分析：（1）已知FeO₄^2－＋3e^－＋4H₂OFe(OH)₃＋5OH^－，這說明K₂FeO₄具有強氧化性，能殺菌消毒。另外生成的鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附性，還起到凈水劑的作用。
（2）①根據方程式可知，反應中氯元素的化合價從+1價降低到－1價，得到2個電子。鐵的化合價從+3價升高到+6價，得到2個電子，因此根據電子得失守恒可知，氧化劑與還原劑的物質的量之比是3:2。由于溶液顯堿性，所以根據原子守恒可知，反應后還有水生成，則該反應的離子方程式為3ClO₂^－＋2Fe^3＋＋10OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O。
②根據原子守恒可知，反應中還有硝酸鈉和氯化鈉生成，所以除雜的目的是除去NaNO₃、NaCl。
③根據該溫度下高鐵酸鈉能轉化為高鐵酸鉀，所以根據沉淀容易向更難的方向轉化可知，高鐵酸鈉的溶解度大于高鐵酸鉀的溶解度。
（3）①電解法制取K₂FeO₄，則反應中鐵應該是失去電子，所以鐵是陽極，因此b是電源的正極，a是大于的負極。
②鐵是陽極失去6個電子，因此陽極電極反應式為Fe－6e^－＋8OH^－＝FeO₄^2－＋4H₂O。
（4）①由圖I可知，溫度T₁首先達到平衡狀態，這說明溫度T₁最高。但溫度高K₂FeO₄溶液濃度越小，這說明升高溫度平衡向正反應方向移動，因此正方應是吸熱反應，即該反應的△Ｈ＞0。
②pH越小，溶液的酸性越強，則溶液中OH^－越小，有利于平衡向正反應方向移動。所以根據圖2可知pH_１時K₂FeO₄溶液濃度最小，因此pH_１小于pH₃。
考點：考查高碳酸鹽的作用、氧化還原反應方程式配平、溶解平衡、電解原理的應用以及外界條件對平衡狀態的影響等