Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）具有极强的氧化性，可作为水处理剂和高容量电池材料。

（1）FeO₄^2－与水反应的方程式为：4FeO₄^2－+ 10H₂O 4Fe(OH)₃ + 8OH^－+ 3O₂，

K₂FeO₄在处理水的过程中所起的作用是________。

（2）与MnO₂－Zn电池类似，K₂FeO₄－Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电极反应式为____________________________。

（3）将适量K₂FeO₄配制成c(FeO₄^2－)＝1.0×10^-3 mol/L（1.0mmol/L）的试样，FeO₄^2－在水溶液中的存在形态如右图所示。下列说法正确的是（填字母）。

A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态

B．改变溶液的pH，当溶液由pH＝10降至pH＝4的过程中，HFeO₄^－的分布分数先增大后减小

C．向pH＝8的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：H₂FeO₄＋OH^－＝HFeO₄^－＋H₂O

D．pH约为2.5 时，溶液中H₃FeO₄⁺和HFeO₄^－比例相当

（4）HFeO₄^－H⁺+FeO₄^2－的电离平衡常数表达式为K=______________，其数值接近_______（填字母）。

A．10^-2.5            B．10^-6              C．10^-7             D．10^-10

（5）25℃时，CaFeO₄的Ksp = 4.536×10^-9，若要使100mL1.0×10^-3 mol/L的K₂FeO₄溶液中的c(FeO₄^2－)完全沉淀，则理论上需控制溶液中Ca²⁺浓度至少为__________。

Answer

（1）杀菌消毒，吸附杂质（2）FeO42-+ 3e-+ 4H2O = Fe(OH)3+ 5OH-（3）BD

（4）c(FeO42-)c(H+)/c(HFeO4-) C（5）4.536×10-4mol/L

【解析】

试题分析：（1） 根据方程式可知K2FeO4具有强的氧化性，可以杀菌消毒，还原产物水解产生Fe(OH)3表面积大，吸附力强，可以净化水，吸附水中悬浮的固体，因此也有净水作用；（2）K2FeO4－Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为FeO42-+ 3e-+ 4H2O = Fe(OH)3+ 5OH-；（3）A.不同pH值时，溶液中铁元素的存在形态及种数不相同，比如在pH值等于6时，就只有两种形态，错误；B.根据图片知，改变溶液的pH，当溶液由pH=10降至pH=4的过程中，HFeO4 - 的分布分数先增大后减小，正确；C．向pH=8的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：HFeO4 -+OH-=FeO4 2- +H2O，错误；D.根据图像可知当溶液的pH约为2.5 时，溶液中H3FeO4+和HFeO4－比例相同，正确；（4）HFeO4－H++FeO42－的电离平衡常数表达式为K=,根据图象知，等HFeO4 - 和FeO4 2-浓度相等时，溶液中氢离子浓度接近中性，所以K接近10-7,故选项是C；（5）25℃时，CaFeO4 的Ksp =4.536×10-9 ，若要使100mL1.0×10-3 mol•L-1的K2 FeO4 溶液中的c(FeO4 2-)完全沉淀，理论上至少要加入的Ca(OH)2的物质的量浓度=Ksp÷c(FeO42−)=4.536×10−9÷1.0×10−5mol/L×0.1L=4.536×10-4mol/L 。

【考点定位】考查溶度积常数、电离平衡等知识。

【名师点睛】FeO42-具有强的氧化性，可以起杀菌消毒作用，在发生氧化还原反应中，还原产物Fe3+会发生水解反应，水解产生Fe(OH)3表面积大，吸附力强，可吸附水中悬浮的固体，使之聚集在一起，当重力大于浮力时就形成沉淀，从而使水澄清，故还有，吸附水中悬浮的固体，因此也有净水作用。可以将氧化、悬浮、净水于一身的物质，因此是很好的水处理剂。FeO42－在水溶液中存在形式与溶液的酸碱性有关，溶液的pH不同，溶液中Fe元素的存在形式不同；若溶液中微粒浓度幂指数的乘积大于该难溶性物质的溶度积常数，就可以形成沉淀，若溶液中微粒的浓度小于10-5mol/L，就认为微粒沉淀完全。