Question

4．Na₂FeO₄是一種既能殺菌、消毒，又能絮凝凈水的水處理劑，其電解制法如圖所示，請根據(jù)圖示分析：電解過程中的電池反應為Fe+2OH^-+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$FeO₄^2-+3H₂↑；每轉(zhuǎn)移0.6mol電子在Ni電極上產(chǎn)生的氣體在標況下的體積為6.72L；隔膜用陽離子交換膜（只允許陽離子通過）還是陰離子交換膜（只允許陰離子通過）陽離子交換膜．

Answer 1

分析 利用電解法制備Na₂FeO₄，F(xiàn)e作陽極，堿性條件下Fe失電子轉(zhuǎn)化為FeO₄^2-離子，陽極電極反應式為：Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O，Ni為陰極，發(fā)生還原反應，氫離子放電生成氫氣，陰極電極反應式為：6H₂O+6e^-=3H₂↑+6OH^-，F(xiàn)eO₄^2-離子氧化性很強，容易在陰極被還原，需要用用陽離子交換膜，防止生成的FeO₄^2-離子在陰極被還原；
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，計算生成氫氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計算氫氣體積．

解答 解：利用電解法制備Na₂FeO₄，F(xiàn)e作陽極，堿性條件下Fe失電子轉(zhuǎn)化為FeO₄^2-離子，陽極電極反應式為：Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O，Ni為陰極，發(fā)生還原反應，氫離子放電生成氫氣，陰極電極反應式為：6H₂O+6e^-=3H₂↑+6OH^-，所以電池反應式為：Fe+2OH^-+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$FeO₄^2-+3H₂↑；
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，生成氫氣的物質(zhì)的量為$\frac{0.6mol}{2}$=0.3mol，標況下氫氣體積為0.3mol×22.4L/mol=6.72L；
FeO₄^2-離子氧化性很強，容易在陰極被還原，需要用用陽離子交換膜，防止生成的FeO₄^2-離子在陰極被還原，
故答案為：Fe+2OH^-+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$FeO₄^2-+3H₂↑；6.72L；陽離子交換膜．

點評 本題考查電解原理應用，根據(jù)裝置圖判斷兩極，結(jié)合高鐵酸鈉具有強氧化性分析，側(cè)重考查學生知識遷移應用，是對學生綜合能力的考查，難度中等．