Question

【題目】高鐵酸鈉（Na2FeO4）具有很強(qiáng)的氧化性，是高鐵電池的重要原料，也是一種新型的綠色凈水消毒劑。工業(yè)上可以通過次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉，生產(chǎn)過程如下：

回答下列問題：

（1）Cl2與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式是__________________。

（2）經(jīng)過步驟①后，加入NaOH固體的原因是________________________。

（3）步驟②反應(yīng)的離子方程式是_______________。

（4）從溶液I中分離出Na2FeO4后，還有副產(chǎn)品Na2SO4、NaCl，則步驟③中反應(yīng)的離子方程式為_______________。

（5）Na2FeO4投入到污水中殺菌消毒，生成的Fe（OH）3可以起到絮凝劑的作用。通過計(jì)算得知Na2FeO4的消毒效率（以單位質(zhì)量的消毒劑得到的電子數(shù)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(yōu)點(diǎn)是_________（答出一點(diǎn)即可）。

（6）高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式是_____。正極附近溶液的堿性______（填“增強(qiáng)”、“不變”或“減弱”）。

Answer 1

【答案】Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O Na2FeO4只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在，NaOH調(diào)節(jié)pH 2Fe2++2H++H2O2＝2Fe3++2H2O 2Fe3++3ClO－+10OH－＝2FeO42－+3Cl－+5H2O 低 方便保存，消毒的同時(shí)可以凈水，無毒 Zn－2e－+2OH－＝Zn（OH）2， 增強(qiáng)

【解析】

（1）Cl2與NaOH溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式是Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O；

（2）經(jīng)過步驟①后，加入NaOH固體的原因是Na2FeO4只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在，NaOH調(diào)節(jié)pH；

（3）步驟②硫酸亞鐵在雙氧水作用下被氧化生成硫酸鐵和水，反應(yīng)的離子方程式是2Fe2++2H++H2O2＝2Fe3++2H2O；

（4）從溶液I中分離出Na2FeO4后，還有副產(chǎn)品Na2SO4、NaCl，則步驟③中硫酸鐵在堿性條件下被次氯酸鈉氧化生成高鐵酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++3ClO－+10OH－＝2FeO42－+3Cl－+5H2O；

（5）FeO42-+3e-+4H2OFe（OH）3+5OH-，單位質(zhì)量得到電子=0.018，

Cl2+2e-═2Cl-，單位質(zhì)量得到電子=0.028，

所以Na2FeO4的消毒效率比氯氣低；高鐵酸鈉代替氯氣作凈水消毒劑，利用氧化性起到殺菌消毒作用，利用生成的氫氧化鐵膠體起到凈水作用，答案為方便保存，消毒的同時(shí)可以凈水，無毒；

（6）放電時(shí)，負(fù)極上鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2；正極K2FeO4發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即FeO42-+3e-+4H2O=Fe（OH）3+5OH-，正極附近溶液的堿性增強(qiáng)。