Question

高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途。濕法、干法制備高鐵酸鹽的原理如下表所示。
（1）工業(yè)上用濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的流程如圖所示：

①洗滌粗品時選用異丙醇而不用水的理由是：                                 。
②反應(yīng)II的離子方程式為                                                  。
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．它能消毒殺菌是因為                它能凈水的原因是                                  。
④已知25℃時Fe(OH)₃的Ksp = 4.0×10^-38，反應(yīng)II后的溶液中c(Fe³⁺)=4.0×10^-5 mol/L,則需要調(diào)整        時，開始生成Fe(OH)₃（不考慮溶液體積的變化）。
（2）由流程圖可見，濕法制備高鐵酸鉀時，需先制得高鐵酸鈉，然后再向高鐵酸鈉中加入飽和KOH溶液，即可析出高鐵酸鉀。①加入飽和KOH溶液的目的是：         。
②由以上信息可知：高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉   （填“大”或“小”）。

濕法	強堿性介質(zhì)中，F(xiàn)e(NO3)3與NaClO反應(yīng)生成紫紅色高鐵酸鹽溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產(chǎn)物

 
（3）干法制備K₂FeO₄的反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為        。
（4）高鐵電池是正在研制中的可充電干電池，高鐵電池具有工作電壓穩(wěn)定， 放電時間長等優(yōu)點，有人以高鐵酸鉀、二氧化硫和三氧化硫原料，以硫酸酸鉀為電解質(zhì)，用惰性電極設(shè)計成高溫下使用的電池，寫出該電池正極電極反應(yīng)式：                      。

Answer 1

（1）①減少高鐵酸鉀的溶解損失(2分)
②3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O(2分)
③高鐵酸鉀（K₂FeO₄）有強氧化性  (1分)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  (1分)  ④3 (2分)
（2）①增大K^＋濃度，促進K₂FeO₄晶體析出(1分) ②小 (1分)
（3）3：1  (2分)（4）2FeO₄^2－+6e^－+8SO₃2Fe^3＋+8SO₄^2-(2分)

 
試題分析：(14分)（1）①為防止K₂FeO₄的溶解，可用異丙醇洗滌，所以答案是減少高鐵酸鉀的溶解損失。
②ClO^－在堿性條件下可將Fe^3＋氧化為FeO₄^2－，據(jù)題目信息和氧化還原反應(yīng)中化合價發(fā)生變化確定找出反應(yīng)物：Fe^3＋、ClO^－，生成物：FeO₄^2－、Cl^－，根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來配平，反應(yīng)II的離子方程式為3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O。
③ 高鐵酸鉀（K₂FeO₄）在水中能消毒殺菌是因為有強氧化性，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。
④Ksp ＝c(Fe^3＋)·c³(OH^－)= 4.0×10^-38，所以＝，c(OH^－)＝1.0×10^-11，c(H^＋)＝1.0×10^-3，pH= 3；
（2）①加入飽和KOH溶液的目的是增大K^＋濃度，促進K₂FeO₄晶體析出；
②溶解度小的沉淀先析出來，所以高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉；
（3）干法制備K₂FeO₄的反應(yīng)的方程式為：Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，N元素化合價降低，是氧化劑，鐵的化合價降低，是還原劑，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3﹕1，
（4）高鐵酸鉀得電子，做氧化劑，所以在正極反應(yīng)的是FeO₄^2－，電極反應(yīng)式：2FeO₄^2－+6e^－+8SO₃2Fe^3＋+8SO₄^2-。