Question

高鐵酸鹽（K₂FeO₄、Na₂FeO₄）在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途．干法、濕法制備高鐵酸鹽的原理如下表所示．

干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色K2FeO4和KNO2等產(chǎn)物
濕法	強(qiáng)堿性介質(zhì)中，F(xiàn)e（NO3）3與NaClO反應(yīng)生成紫紅色Na2FeO4溶液

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（1）干法制備K₂FeO₄的化學(xué)方程式為Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH═2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_____．
（2）工業(yè)上用濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的流程如下圖所示：溶解
①反應(yīng)I的化學(xué)方程式為_(kāi)_____．
②反應(yīng)II的離子方程式為_(kāi)_____．
③加入飽和KOH溶液的目的是______．
（3）高鐵酸鉀在水中既能消毒殺菌，又能凈水，是一種理想的水處理劑．它能消毒殺菌是因?yàn)開(kāi)_____，它能凈水的原因是
______．
（4）高鐵電池是正在研制中的可充電干電池，右圖為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由圖可得出高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有：工作電壓穩(wěn)定，______．

Answer 1

解：（1）Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH═2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，氮元素的化合價(jià)降低，鐵元素的化合價(jià)升高，則KNO₃為氧化劑，F(xiàn)e₂O₃為還原劑，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3：1，故答案為：3：1；
（2）根據(jù)流程確定混合物Ⅰ的組成為氯化鈉、次氯酸鈉以及氫氧化鈉的混合物，經(jīng)過(guò)反應(yīng)②之后所得混合物II的組成有NaNO₃、NaCl、NaOH、K₂FeO₄，從中分離出K₂FeO₄后，得到的副產(chǎn)品是NaNO₃、NaCl、NaOH以及氫氧化鈉．
①氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成的是氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應(yīng)方程式為，2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O；
故答案為：2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O；
②ClO^-在堿性條件下可將Fe³⁺氧化為FeO₄^2-，反應(yīng)方程式為，3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
③加入飽和KOH溶液增大反應(yīng)物K⁺的濃度，使平衡右移，促進(jìn)K₂FeO₄晶體析出．
故答案為：增大K⁺濃度，促進(jìn)K₂FeO₄晶體析出．
（3）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）在水中能消毒殺菌是因?yàn)橛袕?qiáng)氧化性，凈水的原因是高鐵酸鉀的還原產(chǎn)物水解產(chǎn)生的Fe（OH）₃膠體，有吸附性，使水澄清起凈水作用，
故答案為：高鐵酸鉀（K₂FeO₄）有強(qiáng)氧化性；高鐵酸鉀的還原產(chǎn)物水解產(chǎn)生的Fe（OH）₃膠體，有吸附性（有絮凝作用），使水澄清起凈水作用．
（4）由圖知高鐵電池比高能堿性電池放電時(shí)間長(zhǎng)．故答案為：放電時(shí)間長(zhǎng)．
分析：（1）根據(jù)含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)為還原劑，含元素化合價(jià)降低的物質(zhì)為氧化劑，并利用化學(xué)反應(yīng)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)來(lái)分析氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比；
（2）根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式，加入飽和KOH溶液增大反應(yīng)物的濃度，使平衡右移；
（3）高鐵酸鉀在水中能消毒殺菌是因?yàn)橛袕?qiáng)氧化性，凈水的原因是高鐵酸鉀的還原產(chǎn)物水解產(chǎn)生的Fe（OH）₃膠體，有吸附性；
（4）由圖知高鐵電池比高能堿性電池放電時(shí)間長(zhǎng)．
點(diǎn)評(píng)：本題考查氧化還原反應(yīng)，離子方程式的書(shū)寫(xiě)，化學(xué)平衡的移動(dòng)，明確利用元素的化合價(jià)變化來(lái)分析氧化劑、還原劑時(shí)解答的關(guān)鍵．