Question

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(yè)上可以通過次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉，生產(chǎn)過程如圖：

回答下列問題：
（1）經(jīng)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(chǎn)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(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)點是

 

（答出兩點即可）．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)氫氧化鈉是強堿，高鐵酸鈉在堿性溶液中穩(wěn)定存在分析；加入氫氧化鈉可以調(diào)節(jié)溶液顯堿性，易生成高鐵酸鈉；
（2）依據(jù)流程分析判斷，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，依據(jù)電子守恒、電荷守恒和原子守恒反應的離子方程式；
（3）堿溶液中次氯酸根離子氧化鐵離子為高鐵酸根離子，反應的離子方程式依據(jù)氧化還原反應電子守恒和原子守恒配平得到；
（4）依據(jù)高鐵酸根離子發(fā)生的還原反應分析判斷；
（5）依據(jù)高鐵酸鈉和氯氣得到電子轉化關系計算分析，根據(jù)高鐵酸鈉是強氧化劑，得到電子生成氫氧化鐵膠體分析判斷．

解答：解：（1）步驟①是制備次氯酸鈉的過程，加入氫氧化鈉目的是調(diào)節(jié)溶液顯堿性，因為Na₂FeO₄只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在，
故答案為：Na₂FeO₄只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在，所以加入氫氧化鈉可以調(diào)節(jié)溶液顯堿性；
（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，
故答案為：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^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）依據(jù)高鐵酸鈉在堿性溶液中穩(wěn)定存在，發(fā)生的反應為：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O?Fe（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(jù)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，
故答案為：高；
（5）FeO₄^2-+3e^-+4H₂O?Fe（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，
故答案為：低；能消毒殺菌又能凈水（或無毒或方便保存等）．

點評：本題考查了物質制備實驗流程的分析判斷，主要是物質性質，題干信息的應用，離子方程式的書寫是解題關鍵，題目難度中等．