Question

高铁酸钠(Na₂FeO₄)具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上以菱铁矿(主要成分是FeCO₃及少量SiO₂)为原料制备高铁酸钠生产过程如下：

(1)Na₂FeO₄中铁元素的化合价为_____________，高铁酸钠用于杀菌消毒时的化学反应类型为_______________(填“氧化还原反应”、“复分解反应”或“化合反应”)。

(2)按照上述流程，步骤①中碱浸时能否用较便宜的Ca(OH)₂替代NaOH___________ (填“能”或“不能”)，理由是________________________。

(3)步骤③中检验Fe²⁺全部转化成Fe³⁺的方法是：___________________________。

(4)步骤④中除生成Na₂FeO₄外，还有NaCl生成，其离子方程式为_____________。己知步骤⑤是向Na₂FeO₄溶液中继续加入氢氧化钠固体得到悬浊液，则操作a的名称为_____。

(5)生产过程中，理论上每获得0.5mol的FeO₄^2-消耗 NaClO的总质量为_______________。

(6)已知几种物质在20℃时的Ksp如下表：

某同学用滴定法测定晶体CoCl₂·xH₂O中的x，常用标准硝酸银法进行滴定，滴定时选择的指示剂是_____(填编号)。

A.KCl        B.KSCN       C.K₂S      D.K₂CrO₄

若取晶体样品ag溶于蒸馏水中配制100mL溶液取20mL配制溶液于锥形瓶中，加入所选指示剂，用cmol/LAgNO₃溶液滴定至终点消耗标准溶液bmL。则x的表达式为___________。

Answer

+6 氧化还原反应 不能 CaSiO3难溶于水，无法分离出SiO2 取少量③中溶液于试管，滴入少量 K3Fe(CN)6溶液，若无蓝色沉淀，则 Fe2+已经全部转化成Fe3+ 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 过滤 74.5g D

【解析】

粉碎菱铁矿(主要成分是FeCO3及少量SiO2)，加入NaOH溶液碱溶，酸性氧化物SiO2与NaOH反应得到硅酸钠溶液，过滤，滤渣主要含有FeCO3，加入稀硫酸溶解，得到Fe2+的酸性溶液，加入NaClO溶液氧化Fe2+，2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O，再加入NaOH和NaClO溶液继续氧化Fe3+，反应为：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，向得到的Na2FeO4溶液中继续加入氢氧化钠固体得到悬浊液，过滤得到高铁酸钠，据此分析解答。

(1)Na2FeO4中钠元素+1价，氧元素-2价，则铁元素+6价；高铁酸钠中铁元素+6价，具有强氧化性，能杀菌消毒，故发生氧化还原反应；

(2)不能用Ca(OH)2替代NaOH，Ca(OH)2会与SiO2发生反应生成CaSiO3，CaSiO3难溶于水，无法分离出SiO2；

(3)步骤③中检验Fe2+全部转化成Fe3+是看溶液中是否含有Fe2+,方法取少量③中溶液于试管，滴入少量的K3Fe(CN)6溶液，若无蓝色沉淀，则Fe2+全部转化成Fe3+，否则含有Fe2+；

(4)步骤④为NaOH和NaClO溶液氧化Fe3+生成Na2FeO4和NaCl，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得该反应的离子方程式：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；步骤⑤是向Na2FeO4溶液中继续加入氢氧化钠固体得到悬浊液，经过操作a得到固体，则该分离混合物的操作方法为过滤；

(5)根据铁元素守恒，生成0.5mol的FeO42-，则加入的Fe2+为0.5mol，第一次加入NaClO溶液氧化Fe2+，发生反应2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O，则需要n(NaClO)=0.25mol，第二次加入NaOH和NaClO溶液继续氧化Fe3+，发生反应2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，则需要n(NaClO)=0.75mol，所以消耗 NaClO的总质量为m(NaClO)=(0.25mol+0.75mol)×74.5g/mol=74.5g；

(6)指示剂的作用是指示Cl-恰好沉淀完全，即使Cl-先形成沉淀，再滴入AgNO3溶液时产生不同颜色的沉淀来指示滴定终点。

A.KCl产生AgCl白色沉淀，没有明显的颜色变化，A错误；

B.根据表格数据可知AgSCN的溶解度比AgCl小，先形成AgSCN沉淀，B错误；

C.Ksp(Ag2S)=2.0×10-48=c2(Ag+)·c(S2-)，c(S2-)=mol/L，Ksp(AgCl)= c(Ag+)·c(Cl-)=2.0×10-10，c(Cl-)= mol/L，说明Ag2S的溶解度小于AgCl的溶解度，滴加时先形成Ag2S沉淀，C错误；

D.Ksp(Ag2CrO4)= c2(Ag+)·c(CrO42-)=2.0×10-12，c(CrO42-)=mol/L> mol/L，说明Ag2CrO4的溶解度大于AgCl的溶解度，则加入K2CrO4可以作指示剂，指示滴定终点，D正确；故合理选项是D；

ag晶体样品中含有Cl-的物质的量为n(Cl-)=n(Ag+)=cmol/L×b×10-3L×=5bc×10-3mol，n(CoCl2)=n(Cl-)=5bc×10-3mol=2.5bc×10-3mol，整理可得x的表达式为。