Question

（15分）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种高效多功能水处理剂，具有极强的氧化性。

（1）已知：4FeO₄^2-+10H₂O 4Fe(OH) ₃+8OH^-+3O₂↑。K₂FeO₄在处理水的过程中所起的作用有    。

同浓度的高铁酸钾在pH为4.74、7.00、11.50的水溶液中最稳定的是pH=        的溶液。

（2）高铁酸钾有以下几种常见制备方法：

干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物
湿法	强碱性介质中，Fe（NO3）3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液
电解法	制备中间产物Na2FeO4，再与KOH溶液反应

①干法制备K₂FeO₄的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为____        。

②湿法制备中，若Fe（NO₃）₃加入过量，在碱性介质中K₂FeO₄与Fe³⁺发生氧化还原反应生成K₃FeO₄，此反应的离子方程式：____               ________________。

③制备中间产物Na₂FeO₄，可采用的装置如图所示，则阳极的电极反应

式为                。

（3）比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电，其总反应为：  

    3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O 3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH

    放电时负极材料为____       ，正极反应为：____                 。

（4） 25℃时，CaFeO₄的Ksp=4.54×l0^-9，若要使1000 L含有2.0×l0^－4 mol·L^-l K₂FeO₄的废水中的c（FeO₄^2－）有沉淀产生，理论上至少加入Ca（OH）₂的物质的量为____     mol。

Answer

(1)K2FeO4具有强氧化性，能够消毒杀菌；同时FeO42－ 被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体，能够吸附水中悬浮杂质（2分） 11.50（2分）

（2）①3:1（2分）;② 2FeO42－＋Fe3+＋8OH－＝3FeO43－＋4H2O（2分）

③Fe+8OH－－6e─=FeO42─+4H2O（2分）

（3）Zn（1分） FeO42－+4H2O+3e－== Fe(OH)3+5OH－（2分）;（4）2.27×10-2（2分）。

【解析】

试题分析：（1）在K2FeO4中Fe的化合价为+6价，具有强氧化性，能够对水进行杀菌消毒；同时FeO42－ 被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体，表面积大吸附力强，能够吸附水中悬浮杂质，从而可以起到净化作用；根据方程式4FeO42-+10H2O4Fe(OH) 3+8OH-+3O2↑可知增大生成物OH-的浓度，可以使平衡逆向移动，从而可以减小FeO42-的反应，所以应该选择溶液碱性强的pH=11.50的溶液。（2）①干法制备K2FeO4的反应是Fe2O3+2KNO3+4KOH K2FeO4＋3KNO2+ 2H2O，在该反应中氧化剂KNO3与还原剂Fe2O3的物质的量之比为3:1；②湿法制备中，若Fe(NO3) 3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式：2FeO42－＋Fe3+＋8OH－＝3FeO43－＋4H2O; ③制备中间产物Na2FeO4，若采用电解的方法，则阳极Fe的电极反应式为Fe+8OH－－6e─=FeO42─+4H2O；（3）比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电，其总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH。则在放电时负极材料为失去电子元素的化合价升高的物质Zn；在正极上的反应为：FeO42－+4H2O+3e－== Fe(OH)3+5OH－；Ksp=c(Ca2+)·c(FeO42－)≥4.54×l0-9，c(FeO42－)= 2.0×l0－4 mol/L,所以c(Ca2+)≥4.54×l0-9÷c(FeO42－)= 4.54×l0-9÷2.0×l0－4=2.27×10-5mol/L,因此n(Ca（OH）2) ≥2.27×10-5mol/L×1000L=2.27×10-2mol。

考点：考查物质的制取原理的方程式表示、氧化还原反应的有关计算、物质的作用及沉淀溶解平衡的知识。