Question

高鐵酸鉀為暗紫色有光澤粉末，極易溶于水而成淺紫紅色溶液，靜置后會分解放出氧氣．高鐵酸鉀具有強氧化性，為一種新型非氯高效消毒劑，也是一種新型的綠色環(huán)保水處理材料，主要用于飲水處理．某化學(xué)興趣小組欲制備高鐵酸鉀，并查閱了大量的資料，發(fā)現(xiàn)制備高鐵酸鉀的方法有多種．
Ⅰ電解法  用石墨和鐵絲網(wǎng)為電極，采用10V的直流電源，電解濃氫氧化鉀溶液，電解約8小時左右，得到約5%高鐵酸鉀溶液，經(jīng)提純后得到高鐵酸鉀固體．
Ⅱ化學(xué)氧化法    實驗室制備過程如下：

回答下列問題：
（1）電解法制高鐵酸鉀時，

 

作陰極（填“石墨”或“鐵絲網(wǎng)”），陽極的電極反應(yīng)為

 

．
（2）化學(xué)氧化法時
①堿性次氯酸鉀溶液，分多次加入硝酸鐵原因：

 

，涉及到的離子方程式：

 

．
②高鐵酸鉀是一種新型的綠色環(huán)保水處理材料，主要用于飲水處理．用所學(xué)的知識解釋處理水的原因：

 

．
（3）簡單說明化學(xué)氧化法的缺點：

 

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)題干信息可知電解過程中需要鐵反應(yīng)失電子生成高鐵酸鉀，所以鐵做陽極，石墨做陰極，依據(jù)生成產(chǎn)物和電子守恒、電荷守恒寫出電極反應(yīng)；
（2）①反應(yīng)是放熱反應(yīng)，次氯酸鹽受熱分解分析，反應(yīng)是次氯酸根離子在堿性溶液中氧化鐵離子為高鐵酸根離子；
②依據(jù)高鐵酸鉀凈水是利用高鐵酸鉀的氧化性被還原為鐵離子在水溶液中形成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用；
（3）流程分析步驟多操作復(fù)雜；

解答：解：（1）電解過程中需要鐵反應(yīng)失電子生成高鐵酸鉀，所以鐵做陽極，石墨做陰極，陽極的電極反應(yīng)為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
故答案為：石墨； Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
（2）①堿性次氯酸鉀溶液，分多次加入硝酸鐵原因是氧化還原反應(yīng)是放熱反應(yīng)，次氯酸鹽易分解，分次加入可控制反應(yīng)體系溫度，以免次氯酸鹽分解；離子方程式是次氯酸在堿性溶液中氧化鐵離子生成高鐵酸根離子，反應(yīng)的離子方程式為：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：反應(yīng)為放熱反應(yīng)，分多次加入可控制反應(yīng)體系溫度，以免次氯酸鹽分解．3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
②高鐵酸鉀凈水是利用高鐵酸鉀的氧化性被還原為鐵離子在水溶液中形成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用；
故答案為：FeO₄^2-被還原成Fe³⁺并水解生成Fe（OH）₃膠體，F(xiàn)e（OH）₃膠體具有吸附性，能吸附水中的微細懸浮物，達到凈水的作用．
（3）依據(jù)流程圖分析可知反應(yīng)過程和流程操作較復(fù)雜，不宜操作；
故答案為：操作較復(fù)雜；

點評：本題考查了電極原理的應(yīng)用，氧化還原反應(yīng)的離子方程式書寫和產(chǎn)物判斷，離子性質(zhì)的掌握和判斷是解題關(guān)鍵，題目難度中等．