Question

【題目】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，生產過程如圖：

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】（1）高鐵酸鈉（Na2FeO4）只能在堿性溶液中穩定存在，加入氫氧化鈉固體可以調節溶液呈堿性。(2分)

（2）2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O(2分) （3）2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O(2分)

（4）高(1分)（5）低(1分) 既能消毒殺菌又能凈水（或無毒或方便保存等）（答出兩點即可）

【解析】

試題分析：（1）步驟①是制備次氯酸鈉的過程，加入氫氧化鈉的目的是調節溶液顯堿性，因為高鐵酸鈉（Na2FeO4）只能在堿性溶液中穩定存在，加入氫氧化鈉固體可以調節溶液呈堿性。

（2）步驟②是加入過氧化氫在酸性溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子的過程，反應的離子方程式為2Fe2+ +H2O2+2H+═2Fe3++2H2O。

（3）反應③是堿溶液中次氯酸根離子氧化鐵離子為高鐵酸根離子，反應的離子方程式為：2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O。

（4）依據高鐵酸鈉在堿性溶液中穩定存在，發生的反應為：FeO42-+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-，污水的PH越高平衡逆向進行，PH越小平衡正向進行，依據圖象分析Ⅱ先達到平衡需要的時間短，反應速率快，說明污水PH小，曲線I比曲線II對應的污水的PH高。

（5）FeO42-+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-，單位質量得到電子3÷166==0.018,Cl2+2e-=2Cl-，單位質量得到電子2÷71=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，所以既能消毒殺菌又能凈水。