Question

高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種高效多功能水處理劑，具有極強的氧化性。

（1）已知：4FeO₄^2-+10H₂O 4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑。K₂FeO₄在處理水的過程中所起的作用有                                                                       。

   同濃度的高鐵酸鉀在pH為4．74、7．00、11．50的水溶液中最穩(wěn)定的是pH=        的溶液。

（2）高鐵酸鉀有以下幾種常見制備方法：

干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產(chǎn)物
濕法	強堿性介質(zhì)中，F(xiàn)e（NO3）3與NaClO反應(yīng)生成紫紅色高鐵酸鹽溶液
電解法	制備中間產(chǎn)物Na2FeO4，再與KOH溶液反應(yīng)

   ①干法制備K₂FeO₄的反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為____        。

   ②濕法制備中，若Fe（NO₃）₃加入過量，在堿性介質(zhì)中K₂FeO₄與Fe³⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成K₃FeO₄，此反應(yīng)的離子方程式：                                         。

   ③制備中間產(chǎn)物Na₂FeO₄，可采用的裝置如圖所示，則陽極的電極反應(yīng)

式為                。

（3）比亞迪雙模電動汽車使用高鐵電池供電，其總反應(yīng)為：  

    3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O 3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH

    放電時負極材料為       ，正極反應(yīng)為：                 。

（4） 25℃時，CaFeO₄的Ksp=4．54×l0^-9，若要使1000 L，含有2．0×l0^－4 mol·L^-l K₂FeO₄的廢水中有CaFeO₄沉淀產(chǎn)生，理論上至少加入Ca（OH）₂的物質(zhì)的量為     mol。

Answer 1

【知識點】氧化還原反應(yīng)規(guī)律、電化學、難溶物的沉淀溶解平衡 B3  F3  H5

【答案解析】(1)K₂FeO₄具有強氧化性，能夠消毒殺菌；同時FeO₄^2－ 被還原成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺水解形成Fe(OH)₃膠體，能夠吸附水中懸浮雜質(zhì)。11．50

（2）

①3:1（2分）

② 2FeO₄^2－＋Fe³⁺＋8OH^－＝3FeO₄^3－＋4H₂O（2分）

③Fe+8OH^－－6e^─=FeO₄^2─+4H₂O（2分）

（3）Zn（1分）   FeO₄^2－+4H₂O+3e^－== Fe(OH)₃+5OH^－（2分）

（4）2.27×10^-2（2分）

  解析：(1)所給方程式體現(xiàn)了K₂FeO₄具有強氧化性，能夠消毒殺菌，同時FeO₄^2－ 被還原成Fe³⁺；結(jié)合膠體的性質(zhì)想到第二點：Fe³⁺水解形成Fe(OH)₃膠體，能夠吸附水中懸浮雜質(zhì)。      根據(jù)反應(yīng)方程式可知酸會促進K₂FeO₄水解，而堿會抑制K₂FeO₄水解，所以在堿性強的溶液中能穩(wěn)定存在。

（2）

①反應(yīng)Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH=2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O中，F(xiàn)e元素化合價升高，化合價由+3價升高到+6價被氧化，N元素化合價由+5價降低到+2價，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3：1，

② 根據(jù)提示：2FeO₄^2－＋Fe³⁺＋8OH^－＝3FeO₄^3－＋4H₂O

③制備中間產(chǎn)物Na₂FeO₄利用電解法，結(jié)合陽極發(fā)生氧化反應(yīng)得：Fe+8OH^－－6e^─=FeO₄^2─+4H₂O

（3）放電時為原電池，鋅的化合價升高鋅做負極；正極發(fā)生的電子的反應(yīng)： FeO₄^2－+4H₂O+3e^－== Fe(OH)₃+5OH^－

（4）至少加入Ca（OH）₂的物質(zhì)的量為：=2.27×10^-2（mol)

【思路點撥】本題考查了氧化還原反應(yīng)規(guī)律、電化學、難溶物的沉淀溶解平衡，注意根據(jù)題目提示進行分析解答。