Question

高鐵酸鉀(K₂FeO₄)具有很強(qiáng)的氧化性，在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用。
（1）K₂FeO₄常用做高效水處理劑，其兩種作用分別是＿＿＿＿＿。
[已知：FeO₄^2－＋3e^－＋4H₂OFe(OH)₃＋5OH^－]
（2）制備K₂FeO₄可以采用濕式氧化法，流程如下圖：

①完成氧化工序的離子方程式：

②除雜工序目的是除去Na_２FeO₄溶液中的雜質(zhì)，除去的雜質(zhì)主要有＿＿＿＿＿(寫(xiě)化學(xué)式)。
③轉(zhuǎn)化工序控制在某溫度下進(jìn)行，則該溫度下溶解度：Na_２FeO₄＿＿＿＿＿K₂FeO₄  (填“＞”、“＜”或“＝”)。
（3）實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)電解法制取K₂FeO₄，裝置如右圖。

①此裝置中電源的負(fù)極是＿＿＿＿(填“a”或“b”)。
②陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為＿＿＿＿＿＿。
（4）已知K₂FeO₄稀溶液中存在如下平衡：4FeO₄^2－＋10H₂O4Fe(OH)₃＋8OH^－＋3O₂。實(shí)驗(yàn)測(cè)得K₂FeO₄溶液濃度與溫度和pH的關(guān)系分別如下圖所示：

①由圖I可得出的結(jié)論：該反應(yīng)的△Ｈ＿＿＿0(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②圖Ⅱ中pH_１＿＿＿pH₃(填“＞”、“＜”或“＝”)。

Answer 1

（1）殺菌和凝聚 （2）①ClO₂^－＋2Fe^3＋＋10OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O
②NaNO₃、NaCl ③＞ （3）①a ②Fe－6e^－＋8OH^－＝FeO₄^2－＋4H₂O
（4）①＞ ②＜

試題分析：（1）已知FeO₄^2－＋3e^－＋4H₂OFe(OH)₃＋5OH^－，這說(shuō)明K₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒。另外生成的鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附性，還起到凈水劑的作用。
（2）①根據(jù)方程式可知，反應(yīng)中氯元素的化合價(jià)從+1價(jià)降低到－1價(jià)，得到2個(gè)電子。鐵的化合價(jià)從+3價(jià)升高到+6價(jià)，得到2個(gè)電子，因此根據(jù)電子得失守恒可知，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是3:2。由于溶液顯堿性，所以根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)后還有水生成，則該反應(yīng)的離子方程式為3ClO₂^－＋2Fe^3＋＋10OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O。
②根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)中還有硝酸鈉和氯化鈉生成，所以除雜的目的是除去NaNO₃、NaCl。
③根據(jù)該溫度下高鐵酸鈉能轉(zhuǎn)化為高鐵酸鉀，所以根據(jù)沉淀容易向更難的方向轉(zhuǎn)化可知，高鐵酸鈉的溶解度大于高鐵酸鉀的溶解度。
（3）①電解法制取K₂FeO₄，則反應(yīng)中鐵應(yīng)該是失去電子，所以鐵是陽(yáng)極，因此b是電源的正極，a是大于的負(fù)極。
②鐵是陽(yáng)極失去6個(gè)電子，因此陽(yáng)極電極反應(yīng)式為Fe－6e^－＋8OH^－＝FeO₄^2－＋4H₂O。
（4）①由圖I可知，溫度T₁首先達(dá)到平衡狀態(tài)，這說(shuō)明溫度T₁最高。但溫度高K₂FeO₄溶液濃度越小，這說(shuō)明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正方應(yīng)是吸熱反應(yīng)，即該反應(yīng)的△Ｈ＞0。
②pH越小，溶液的酸性越強(qiáng)，則溶液中OH^－越小，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。所以根據(jù)圖2可知pH_１時(shí)K₂FeO₄溶液濃度最小，因此pH_１小于pH₃。