Question

工业上可以用汞阴极法电解NaCl溶液得到烧碱与氯气、氢气，装置见下图：

利用烧碱与氯气还可生产一种高效的多功能的水处理剂高铁酸钾。主要的生产流程如下：

（1）写出汞阴极法的阴极电极反应式_____________；解汞室内的反应化学方程式____________。

（2）反应原理如下：

反应①：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O

氧化过程化学方程式：______________________；

若加入过量NaClO，氧化过程中会生成Fe(OH)₃，写出该反应的离子方程式__________________；

转化过程：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，该过程在某低温下进行的，说明些温度下Ksp(K₂FeO₄)_____Ksp(Na₂FeO₄)(填“＞”、“＜”、“=”)。 

（3）实验室在过滤时用到的玻璃仪器有______________________；

（4）既能起到杀菌作用又能起到净水作用，原因是其在水溶液中易水解产生氧气，请写出其水解化学方程式_____________________；

Answer

（1）Na++e-=Na 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

（2）3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O ,3ClO-+Fe3++3H2O=Fe (OH)3↓+3HClO ,＜

（3）漏斗、玻璃棒、烧杯

（4）4K2FeO4+10H2O 4Fe (OH)3↓+4KOH+3O2↑

【解析】

试题分析：（1）阴极上阳离子发生还原反应，电极反应式为Na++e-=Na；解汞室内Na与水反应，发生反应化学方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。

（2）氧化过程是NaClO在碱性条件下氧化Fe3+得到高铁酸钠，反应方程式为3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O；若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe(OH)3，原因是NaClO水解呈碱性，Fe(NO3)3水解呈酸性，二者发生互促水解，反应的离子方程式为3ClO-+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO；由流程图可知，“转化”(反应③)是Na2FeO4→K2FeO4，该转化是在某低温下进行的，说明此温度下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4，所以Ksp(K2FeO4)＜Ksp(Na2FeO4)；

（3）进行过滤操作时用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯；

（4）K2FeO4在水溶液中易水解产生氧气，故其既能起到杀菌作用又能起到净水作用，其水解化学方程式4K2FeO4+10H2O 4Fe (OH)3↓+4KOH+3O2↑。

【考点定位】考查对工艺流程的理解、物质的分离提纯等基本操作、氧化还原反应、溶度积等。

【名师点晴】阅读题目获取信息是解题关键，具体流程分析：向NaOH溶液中通入Cl2，发生的反应为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，然后向溶液中加入Fe(NO3)3，发生的反应为3NaClO+2 Fe(NO3)3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O，向溶液中加入HCl来调节溶液的pH，然后过滤得到NaCl，向滤液中加入饱和KOH，发生反应Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，分离得到粗的K2FeO4，通过提纯得到纯的K2FeO4。