Question

高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。利用湿法、干法制备高铁酸盐的原理如表所示。

湿法	强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加热生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物

(1)工业上利用湿法制备高铁酸钾(K₂FeO₄)的流程如图所示：

①反应Ⅰ的化学方程式为_____________。

②反应Ⅱ的离子方程式为_______________。

③加入饱和KOH溶液的目的_____________。

(2)高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为___________。

(3)干法制备K₂FeO₄的反应中，氧化剂是________。

(4)高铁电池是正在研制中的可充电干电池，如图为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有________、________。

Answer

2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O 3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋=2FeO42-＋3Cl－＋5H2O 增大K＋浓度，促进K2FeO4晶体析出 高铁酸钾有强氧化性，能杀菌消毒，且其被还原生成的Fe3＋水解生成Fe(OH)3，具有吸附性和絮凝作用 KNO3 使用时间长 工作电压稳定

【解析】

由流程可知，反应Ⅰ：2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O，加入硝酸铁在碱溶液中发生氧化还原反应生成Na2FeO4，除杂后，由于高铁酸钠溶解度大于高铁酸钾溶解度，再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾，用异丙醇洗涤得到产品。

(1)①反应Ⅰ是氢氧化钠和氯气反应生成氯化钠、次氯酸钠、水，反应的化学方程式为2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O；

②反应Ⅱ是强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸钠，根据得失电子守恒，反应的离子方程式为3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋=2FeO42-＋3Cl－＋5H2O；

③Na2FeO4+2KOHK2FeO4+2NaOH，加入饱和KOH溶液可以增大K+的浓度，使平衡向右移动，析出K2FeO4晶体，加入饱和KOH溶液的目的是增大K＋浓度，促进K2FeO4晶体析出；

(2)高铁酸钾中铁元素化合价为+6，高铁酸钾有强氧化性，能杀菌消毒，其还原产物Fe3＋水解生成Fe(OH)3，具有吸附性和絮凝作用，所以高铁酸钾是一种理想的水处理剂；

(3)干法制备K2FeO4的反应中Fe2O3、KNO3、KOH混合加热生成紫红色高铁酸钾和KNO2，铁元素化合价升高、N元素化合价由+5降低为+3，氧化剂是KNO3。

(4)由该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线可知，高铁电池的优点有：使用时间长、工作电压稳定。