Question

[2012·北京朝陽一模]（12分）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。工業上可以通過次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉，生產過程如下：

回答下列問題：

（1）經過步驟①后，加入NaOH固體的原因是____                 ____。    

（2）步驟②反應的離子方程式是_____                           ___。

（3）從溶液Ⅰ中分離出Na₂FeO₄后，還有副產品Na₂SO₄ 、NaCl，則步驟③中反應的離子方程式為___                                _____。

（4）將一定量的Na₂FeO₄投入到pH不同的污水中（污水中其余成分均相同），溶液中Na₂FeO₄濃度變化如下圖曲線Ⅰ、Ⅱ所示，試推測曲線I比曲線II對應的污水pH_____（填“高”或“低”）。

（5）通過計算得知Na₂FeO₄的消毒效率（以單位質量得到的電子數表示）比氯氣的_____（填“高”或“低”），用高鐵酸鈉代替氯氣作凈水消毒劑的優點是____            _

                                                 （答出兩點即可）。

 

Answer 1

【答案】

（12分）（1）Na₂FeO₄只在堿性環境中穩定存在，所以加入氫氧化鈉可以調節溶液顯堿性

（2）2Fe²⁺＋H₂O₂＋2H⁺＝2Fe³⁺＋2H₂O

（3）2Fe³⁺＋3ClO^－＋10OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O

（4）高

（5）低     既能消毒殺菌又能凈水（或無毒或方便保存等）

【解析】（1）根據框圖中的提示可知，Na₂FeO₄只在堿性環境中穩定存在，所以加入氫氧化鈉可以調節溶液顯堿性。

（2）在酸性條件下，H₂O₂將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，自身被還原生成H₂O，反應的離子方程式為2Fe²⁺＋H₂O₂＋2H⁺＝2Fe³⁺＋2H₂O。

（3）步驟③中參加反應的離子有Fe³⁺、ClO^－和OH^－，除生成FeO₄^2－和Cl^－外還有H₂O生成，故該反應的離子方程式為2Fe³⁺＋3ClO^－＋10OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O。

（4）Na₂FeO₄在堿性環境中穩定存在，污水的pH越高，Na₂FeO₄的濃度越大，故曲線I比曲線II對應的污水pH高。

（5）1gNa₂FeO₄能得到電子的物質的量為mol≈0.018mol，1gCl₂能得到電子的物質的量為mol≈0.028mol，故Na₂FeO₄的消毒效率比氯氣的低。