Question

（15分）鐵及其化合物在日常生活、生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。研究鐵及其化合物的應(yīng)用意義重大。
I.水體的凈化和污水的處理與鐵及其化合物密切相關(guān)。
（1）自來水廠常用高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）改善水質(zhì)。簡述高鐵酸鈉用于殺菌消毒同時又起到凈水作用的原理___________。
（2）堿式硫酸鐵［Fe(OH)SO₄］是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑，在醫(yī)藥上也可用于治療消化性潰瘍出血。工業(yè)上利用廢鐵屑（含少量氧化鋁、氧化鐵等）生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如下：

已知：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

回答下列問題：
①寫出反應(yīng)I中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的離子方程式___________。
②加入少量NaHCO₃的目的是調(diào)節(jié)溶液pH，應(yīng)控制pH的范圍為____________。
③在實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)II常同時通入O₂以減少NaNO₂的用量，若通入5.6L O₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則相當(dāng)于節(jié)約NaNO₂的質(zhì)量為____________g。
④堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的［Fe(OH)］²⁺離子，可部分水解生成［Fe₂(OH)₄］²⁺聚合離子。該水解反應(yīng)的離子方程式為___________。
II鐵的化合物也是制備高能鋰電池的重要原料。已知磷酸亞鐵鋰電池總反應(yīng)為：
FePO₄+LiLiFePO₄，電池中的固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li⁺。試寫出該電池充電時的陽極反應(yīng)式____________。常溫下以該電池為電源電解200mL飽和食鹽水，當(dāng)消耗1.4g Li時，溶液的pH為____________。（忽略溶液的體積變化）。

Answer 1

Ⅰ、（1）FeO₄^2－有強(qiáng)的氧化性，能殺菌消毒，本身被還原為Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質(zhì)，達(dá)到凈水的目的（2分）
（2）①Fe +2 Fe³⁺="=3" Fe²⁺（1分）     Fe +2H⁺="=" Fe²⁺ + H₂↑（1分）
②4.4~7.5（2分）   ③69（2分）   ④2[Fe(OH)] ²⁺ + 2H₂O[Fe₂(OH)₄] ²⁺ +2H⁺（2分）
Ⅱ、LiFePO₄－e^－="=" FePO₄+Li⁺（2分）    14（3分）

Ⅰ、（1）FeO₄^2－中鐵的化合價是＋6價，具有強(qiáng)的氧化性，能殺菌消毒，本身被還原為Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質(zhì)，達(dá)到凈水的目的。
（2）①根據(jù)廢鐵屑中的成分可知，應(yīng)I中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的離子方程式Fe +2 Fe³⁺="=3" Fe²⁺、Fe +2H⁺="=" Fe²⁺ + H₂↑。
②調(diào)節(jié)pH的目的是沉淀鋁離子，所以根據(jù)陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH可知，溶液的pH應(yīng)控制在4.4~7.5。
③5.6L O₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的物質(zhì)的量是0.25mol，轉(zhuǎn)移電子是1mol。由于亞硝酸鈉的還原產(chǎn)物是NO，所以可節(jié)約1mol亞硝酸鈉，其質(zhì)量是69g。
④根據(jù)反應(yīng)物和生成物可知，水解方程式為2[Fe(OH)] ²⁺ + 2H₂O[Fe₂(OH)₄] ²⁺ +2H⁺。
Ⅱ、充電時陽極失去電子，所以方程式為LiFePO₄－e^－="=" FePO₄+Li⁺。1.4g Li轉(zhuǎn)移的電子是0.2mol，所以根據(jù)方程式2NaCl＋2H₂OH₂↑＋Cl₂↑＋2NaO可知，生成氫氧化鈉是0.2mol，即氫氧化鈉的濃度是1.0mol/L，所以pH＝14。