Question

（本小题16分）高铁酸钠（Na₂FeO₄）是一种新型饮用水消毒剂。某研究小组设计了用工业废铁屑（含铜、碳、硅等）制取高铁酸钠的工艺流程，其中X、Y、Z是含铁化合物。

（1）废铁屑中加入碳酸钠热溶液的目的__________________________________。

（2）试写出上述过程中X转  化 为Y的离子方程式_____________________________________。

（3）写出Cl₂将Z氧化为Na₂Fe O ₄的化学方程式________________________________。

（4）高铁酸钠消毒后的还原产物具有净水作用，解释净水原理_____________________________。

（5）电化学法制备高铁酸钠采用铁片作阳极，浓NaOH溶液作为电解质溶液（如下图所示），试写出阳极的电极反应式：                                     ；总电解反应离子方程式为_____       。电解一段时间后，收集到某种气体标况下为3.36L，则获得高铁酸钠的物质的量为           ，阳极区周围溶液的pH________（填“升高”、“降低”或“不变”）。

Answer

（本小题16分，每空2分）（1）清洗废铁屑表面的油污；

（2）2Fe2+ + H2O2 + 2H+ ==2Fe3+ + 2H2O

（3）10NaOH + 3Cl2 + 2Fe(OH)3 = 2Na2FeO4 + 6NaCl + 8H2O

（4）高铁酸盐在杀菌消毒时，本身被还原成Fe3+，Fe3+易水解生成Fe(OH)3胶体，可吸附水中的悬浮杂质，而起到净化水的作用。

（5）Fe－6e－＋8OH－＝FeO42－＋4H2O ；Fe＋2OH－＋2H2O 电解 FeO42－＋3H2↑； 0.05mol ；降低。

【解析】

试题分析：由于碳酸钠是强碱弱酸盐，在溶液中发生水解反应产生OH-，使溶液显碱性，盐的水解反应是吸热反应，升高温度会促进盐的水解，而油脂在碱性条件下发生水解反应产生可溶性的物质，因此废铁屑中加入碳酸钠热溶液的目的是清洗废铁屑表面的油污；（2）根据图示可知X是FeSO4，试写出上述过程中X转 化 为Y的离子方程式向该溶液中加入H2SO4和H2O2，在酸性条件下，H2O2将FeSO4氧化为Fe2(SO4)3；X转 化 为Y的离子方程式是2Fe2+ + H2O2 + 2H+ ==2Fe3+ + 2H2O ；Fe2(SO4)3与NaOH发生反应形成Fe(OH)3沉淀，在碱性条件下Fe(OH)3被Cl2氧化为Na2Fe O 4，根据电子守恒和质量守恒定律可得该反应的方程式是：10NaOH + 3Cl2 + 2Fe(OH)3 = 2Na2FeO4 + 6NaCl + 8H2O ；（4）高铁酸钠有强氧化性，它消毒后的还原产物Fe3+易水解生成Fe(OH)3胶体，可吸附水中的悬浮杂质，而起到净化水的作用。 （5）电化学法制备高铁酸钠采用铁片作阳极，浓NaOH溶液作为电解质溶液在阳极Fe失去电子，在碱性条件下被氧化为FeO42－，阳极的电极反应式Fe－6e－＋8OH－＝FeO42－＋4H2O ；总电解反应离子方程式为Fe＋2OH－＋2H2O 电解 FeO42－＋3H2↑根据总方程式可知产生的气体是H2。n(H2)= 3.36L÷22.4L/mol=0.15mol；根据电子守恒可得n(FeO42－)= n(H2)/3=0.05mol；阳极区周围溶液的由于OH－不断被消耗，c(OH－)降低，所以溶液的pH降低。

考点：考查高铁酸钠的制取方法、反应原理、作用、离子方程式和电极反应式的书写及相应计算的知识。