Question

高铁酸钠（Na₂FeO₄)是一种新型、高效的水处理剂，与水反应的化学方程式为：4Na₂FeO₄+10H₂O=4Fe(OH)₃+3O₂↑+8NaOH。电解制备 Na₂FeO₄ 装置示意图如下。

（1）a是电源的______________极(填“正”或“负”)。电解时，石墨电极附近溶液的碱性____________（填“增强”、“减弱”或“不变”)。

（2）铁电极的反应式为__________________________。

（3）维持一定的电流强度和电解温度，NaOH起始浓度对Na₂FeO₄浓度影响如下图（电解液体积相同情况下进行实验）。

①电解3.0h内，随NaOH起始浓度增大，Na₂FeO₄浓度变化趋势是______________（填“增大”、“不变”或“减小”）。

②当NaOH起始浓度为16mol·L^-1，1.0~2.0h内生成Na₂FeO₄的速率是_____________mol·L^-1·h^-1。

③A 点与B 点相比，n[Fe(OH)₃]： A_____________B （填“>”、 “=”或“<” ）

（4）提纯电解所得Na₂FeO₄，采用重结晶、过滤、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用______________溶液（填标号）和异丙醇。

A．Fe(NO₃)₃            B．NH₄Cl            C．CH₃COONa

（5）次氯酸钠氧化法也可以制得Na₂FeO₄。

己知 2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O (1) △H=akJ·mol^-1

NaCl(aq)+ H₂O(1)=NaClO(aq)+H₂(g) △H=bkJ·mol^-1

4Na₂FeO₄(aq)+10H₂O(1)=4Fe(OH)₃(s)+3O₂(g)+8NaOH(aq) △H=c kJ·mol^-1

反应 2Fe(OH)₃(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)=2Na₂FeO₄(aq)+3NaCl(aq)+5H₂O(1)

的△H=______________ kJ·mol^-1。

Answer

负 增强 Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O 增大 8 < C -a - 3b-c

【解析】(1)应该用铁做阳极电解氢氧化钠制备铁酸钠，电解时铁失去电子发生氧化反应结合氢氧根离子生成铁酸跟离子和水，电极反应式为：Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O；因此a是电源的负极，b为电源的正极，电解时，石墨电极为阴极，阴极发生还原反应，电极方程式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，石墨电极附近溶液的碱性增强，故答案为：负； 增强；

(2)根据上述分析，铁电极的反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，故答案为：Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O；

(3)①根据图像，电解3.0h内，随NaOH起始浓度增大，Na2FeO4浓度逐渐增大，故答案为：增大；

②根据图像，当NaOH起始浓度为16mol·L-1，1.0~2.0h内生成Na2FeO4的速率= =8mol·L-1·h-1，故答案为：8；

③根据图像，A 点与B 点相比，Na2FeO4浓度A＞B，根据铁元素守恒，n[Fe(OH)3]： A＜B，故答案为：＜；

(4)A．Fe(NO3)3溶液能够溶解Na2FeO4，不选；B．NH4Cl溶液能够溶解Na2FeO4，不选；C．CH3COONa电离出的钠离子能够抑制Na2FeO4的溶解，可以选择；故选C；

(5)①2H2(g)+O2(g)=2H2O (1) △H=akJ·mol-1 ，②NaCl(aq)+ H2O(1)=NaClO(aq)+H2(g) △H=bkJ·mol-1，③4Na2FeO4(aq)+10H2O(1)=4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) △H=c kJ·mol-1 。根据盖斯定律，将①×(-)-②×3-③×，得：2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)=2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+5H2O(1) △H=--3b- kJ·mol-1，故答案为：--3b-。