Question

【題目】高鐵酸鹽在能源、環保等方面有著廣泛用途。

(1)化學氧化法生產高鐵酸鉀（K2FeO4）是用固體Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱生成紫紅色高鐵酸鉀和KNO2等產物。此反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為_____________。

(2)工業上濕法制備高鐵酸鉀（K2FeO4）的工藝如圖所示：

①反應Ⅰ的化學方程式為_________________________________________________。

②反應Ⅱ的離子方程式為_________________________________________________。

③加入飽和KOH溶液的目的是_________________________________________________。

④高鐵酸鉀是一種理想的水處理劑，其處理水的原理為____________________________。

⑤實驗室配制Fe（NO3）3溶液，為防止出現渾濁，一般是將Fe（NO3）3固體溶于稀HNO3后再加水稀釋。已知25 ℃時，Ksp[Fe（OH）3]＝4×10-38，此溫度下在實驗室中配制100 mL 5 mol·L-1 Fe（NO3）3溶液，則至少需要________mL、4 mol·L-1 HNO3。

(3)高鐵酸鈉（Na2FeO4）制備可采用三室膜電解技術，裝置如圖所示，陽極的電極反應式為________。電解后，陰極室得到的A溶液中溶質的主要成分為________（填化學式）。

Answer 1

【答案】3∶1 2NaOH +Cl2=NaCl+NaClO+H2O 3ClO+10OH+2Fe3+=2FeO42-+3Cl+5H2O 增大K+濃度，促進K2FeO4晶體析出 K2FeO4具有強氧化性，能殺菌消毒，產生的Fe3+水解生成Fe(OH)3膠體具有吸附性 1.25 Fe6e+8OH=FeO42-+4H2O NaOH

【解析】

（1）由條件可知發生反應：，以此分析；

（2）①反應Ⅰ：；②反應Ⅱ：；③加入飽和KOH溶液利用平衡回答；④K2FeO4具有強氧化性，能殺菌消毒，產生的Fe3+水解生成Fe(OH)3膠體具有吸附性；⑤利用溶度積計算；

（3）陽極與電源正極相連為Fe極發生氧化反應：；陰極發生還原反應： ,A溶液為NaOH。

(1)Fe元素化合價升高，化合價由+3價升高到+6價，被氧化，N元素化合價由+5價降低+3價， ，所以氧化劑與還原劑的物質的量之比為3：1，故答案為：3：1；

(2)①反應Ⅰ為氧化還原反應，方程式為： ；

②反應Ⅱ為氧化還原反應，+3價鐵被氧化成+6價鐵，+1價的氯被還原為-1價，

反應的離子方程式為 ，

③，加入飽和KOH溶液可以增大K+的濃度，使平衡向右移動，析出晶體，

故答案為：增大K+的濃度，促進K2FeO4晶體析出；

④K2FeO4具有強氧化性，可用于殺菌消毒，可生成Fe（OH）3，具有吸附性，可除去水的懸浮性雜質，

故答案為：K2FeO4具有強氧化性，能殺菌消毒，產生的Fe3+水解生成Fe(OH)3膠體具有吸附性，

⑤根據溶度積公式 可計算，由水的離子積可知。設需要xmL、4 mol·L-1HNO3，則xmL×4mol·L-1=0.05mol·L-1×100mL，解得x=1.25

故答案為：1.25。

(3)陽極是失去電子發生氧化反應，金屬鐵有還原性故陽極的電極反應為：；陰極氫離子得電子生成氫氣，所以溶液中的溶質為NaOH；故答案為：； NaOH。