Question

【題目】高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型、高效的水處理劑，與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Na2FeO4＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋3O2↑＋8NaOH。電解制備Na2FeO4裝置示意圖如圖所示。

(1)a是電源的________(填“正”或“負(fù)”)極。電解時(shí)，石墨電極附近溶液的堿性________(填“增強(qiáng)”“減弱”或“不變”)。

(2)鐵電極的反應(yīng)式為_________________________________________________。

(3)維持一定的電流強(qiáng)度和電解溫度，NaOH起始濃度對Na2FeO4濃度影響如圖(電解液體積相同的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn))。

①電解3.0 h內(nèi)，隨NaOH起始濃度增大，Na2FeO4濃度變化趨勢是________(填“增大”“不變”或“減小”)。

②當(dāng)NaOH起始濃度為16 mol·L－1時(shí)，1.0～2.0 h內(nèi)生成Na2FeO4的速率是__________mol·L－1·h－1。

(4)提純電解所得Na2FeO4，采用重結(jié)晶、過濾、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用________(填標(biāo)號)溶液和異丙醇。

A．Fe(NO3)3　 　B．NH4Cl　 　C．CH3COONa

(5)次氯酸鈉氧化法也可以制得Na2FeO4。

已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝a kJ·mol－1

NaCl(aq)＋H2O(l)===NaClO(aq)＋H2(g)　ΔH＝b kJ·mol－1

4Na2FeO4(aq)＋10H2O(l)===4Fe(OH)3(s)＋3O2(g)＋8NaOH(aq)　ΔH＝c kJ·mol－1

反應(yīng)2Fe(OH)3(s)＋3NaClO(aq)＋4NaOH(aq)===2Na2FeO4(aq)＋3NaCl(aq)＋5H2O(l)的ΔH＝_______kJ·mol－1。

Answer 1

【答案】負(fù) 增強(qiáng) Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O 增大 8 C －a－3b－c

【解析】

電解法制備Na2FeO4，鐵元素化合價(jià)升高，鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以鐵電極是陽極、石墨電極為陰極；

(1) 電解法制備Na2FeO4，鐵元素化合價(jià)升高，所以鐵電極是陽極、石墨電極為陰極，a是電源的負(fù)極。電解時(shí)，陰極反應(yīng)式是，石墨電極附近溶液的堿性增強(qiáng)；

(2)鐵電極是陽極，陽極鐵失電子生成Na2FeO4，陽極反應(yīng)式為Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O；

(3)①根據(jù)圖示，電解3.0 h內(nèi)，隨NaOH起始濃度增大，Na2FeO4濃度增大；

②當(dāng)NaOH起始濃度為16 mol·L－1時(shí)，1.0～2.0 h內(nèi)Na2FeO4的濃度變化量是16 mol·L－1－8 mol·L－1=8 mol·L－1，1.0～2.0 h內(nèi)生成Na2FeO4的速率是8 mol·L－1÷1h=8mol·L－1·h－1；

(4)由4Na2FeO4＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋3O2↑＋8NaOH反應(yīng)可知，堿性條件能抑制FeO42-與水反應(yīng)，所以用堿性溶液洗滌最好，Fe(NO3)3、NH4Cl溶液呈酸性， CH3COONa溶液呈堿性，故選C；

(5)①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝a kJ·mol－1

②NaCl(aq)＋H2O(l)===NaClO(aq)＋H2(g)　ΔH＝b kJ·mol－1

③4Na2FeO4(aq)＋10H2O(l)===4Fe(OH)3(s)＋3O2(g)＋8NaOH(aq)　ΔH＝c kJ·mol－1

根據(jù)蓋斯定律，-③÷2 -②×3-①× 得2Fe(OH)3(s)＋3NaClO(aq)＋4NaOH(aq)===2Na2FeO4(aq)＋3NaCl(aq)＋5H2O(l)的ΔH＝－a－3b－c kJ·mol－1。