Question

【題目】高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途。利用濕法、干法制備高鐵酸鹽的原理如表所示。

濕法	強(qiáng)堿性介質(zhì)中，Fe(NO3)3與NaClO反應(yīng)生成紫紅色高鐵酸鹽溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產(chǎn)物

(1)工業(yè)上利用濕法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的流程如圖所示：

①反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為_____________。

②反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為_______________。

③加入飽和KOH溶液的目的_____________。

(2)高鐵酸鉀是一種理想的水處理劑，其處理水的原理為___________。

(3)干法制備K2FeO4的反應(yīng)中，氧化劑是________。

(4)高鐵電池是正在研制中的可充電干電池，如圖為該電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有________、________。

Answer 1

【答案】2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O 3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋=2FeO42-＋3Cl－＋5H2O 增大K＋濃度，促進(jìn)K2FeO4晶體析出 高鐵酸鉀有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒，且其被還原生成的Fe3＋水解生成Fe(OH)3，具有吸附性和絮凝作用 KNO3 使用時(shí)間長(zhǎng) 工作電壓穩(wěn)定

【解析】

由流程可知，反應(yīng)Ⅰ：2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O，加入硝酸鐵在堿溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Na2FeO4，除雜后，由于高鐵酸鈉溶解度大于高鐵酸鉀溶解度，再向高鐵酸鈉中加入飽和KOH溶液，即可析出高鐵酸鉀，用異丙醇洗滌得到產(chǎn)品。

(1)①反應(yīng)Ⅰ是氫氧化鈉和氯氣反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉、水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O；

②反應(yīng)Ⅱ是強(qiáng)堿性介質(zhì)中，Fe(NO3)3與NaClO反應(yīng)生成紫紅色高鐵酸鈉，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)的離子方程式為3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋=2FeO42-＋3Cl－＋5H2O；

③Na2FeO4+2KOHK2FeO4+2NaOH，加入飽和KOH溶液可以增大K+的濃度，使平衡向右移動(dòng)，析出K2FeO4晶體，加入飽和KOH溶液的目的是增大K＋濃度，促進(jìn)K2FeO4晶體析出；

(2)高鐵酸鉀中鐵元素化合價(jià)為+6，高鐵酸鉀有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒，其還原產(chǎn)物Fe3＋水解生成Fe(OH)3，具有吸附性和絮凝作用，所以高鐵酸鉀是一種理想的水處理劑；

(3)干法制備K2FeO4的反應(yīng)中Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱生成紫紅色高鐵酸鉀和KNO2，鐵元素化合價(jià)升高、N元素化合價(jià)由+5降低為+3，氧化劑是KNO3。

(4)由該電池和常用的高能堿性電池的放電曲線可知，高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有：使用時(shí)間長(zhǎng)、工作電壓穩(wěn)定。