Question

（1）有人研究證明：使用氯氣作自來水消毒劑，氯氣會(huì)與水中有機(jī)物反應(yīng)，生成如CHCl₃等物質(zhì)，這些物質(zhì)可能是潛在的致癌致畸物質(zhì)．目前人們已研發(fā)多種飲用水的新型消毒劑．下列物質(zhì)不能作自來水消毒劑的是

 

（填序號(hào)）．
A．明礬      B．二氧化氯      C．臭氧      D．高鐵酸鈉（ Na₂FeO₄）
（2）高鐵（VI）酸鹽是新一代水處理劑．其制備方法有：次氯酸鹽氧化法（濕法）和高溫過氧化物氧化法（干法）等．濕法是在堿性溶液中用次氯酸鹽氧化鐵（III）鹽，寫出該法的離子方程式：

 

．
（3）用高鐵（VI）酸鹽設(shè)計(jì)的高鐵（VI）電池是一種新型可充電電池，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，放電時(shí)的總反應(yīng)：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O→3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH
①寫出正極發(fā)生的電極反應(yīng)式：

 

．
②用高鐵（VI）電池作電源，以Fe作陽極，以Cu作陰極，對(duì)足量KOH溶液進(jìn)行電解，當(dāng)有0.1molK₂FeO₄反應(yīng)時(shí)，在電解池中生成H₂

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），同時(shí)生成Fe（OH）₃=

 

mol．
③下表列出了某廠排放的含鋅廢水中的含量及國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)值的有關(guān)數(shù)據(jù)：

	含鋅廢水水質(zhì)	經(jīng)處理后的水國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)值
Zn2+濃度/（mg?L-1）	≤800	≤3.9
pH	1～5	6～9

經(jīng)處理后的廢水pH=8，此時(shí)廢水中Zn²⁺的濃度為

 

mg/L（常溫下，Ksp[Zn（OH）₂]=1.2×10-¹⁷），

 

（填“符合”或“不符合”）國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,氧化還原反應(yīng),難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：

分析：（1）消毒劑必須具有強(qiáng)氧化性，能使蛋白質(zhì)變性而具有細(xì)菌消毒作用；
（2）①堿性條件下，次氯酸根離子和鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸根離子和氯離子、水；
（3）①正極上高鐵酸根離子得電子和水反應(yīng)生成氫氧化鐵、氫氧根離子；
 ②用高鐵（VI）電池作電源，以Fe作陽極，以Cu作陰極，對(duì)足量KOH溶液進(jìn)行電解，電解池中電池反應(yīng)式為Fe+2H₂O

電解  .

Fe（OH）₃+2H₂↑，根據(jù)方程式知，生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定易被氧化生成氫氧化鐵，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算生成氫氣、氫氧化亞鐵的量；
③溶液中氫氧根離子濃度=

10-14

10-8

mol/L=10^-6 mol/L，Zn²⁺的濃度=

Ksp

[c(OH-)]2

．

解答： 解：（1）消毒劑必須具有強(qiáng)氧化性，能使蛋白質(zhì)變性而具有細(xì)菌消毒作用，二氧化氯、臭氧和高鐵酸鈉都具有強(qiáng)氧化性而殺菌消毒，但明礬能水解生成的氫氧化鋁膠體具有吸附性而凈水，故選A；
 （2）①堿性條件下，次氯酸根離子和鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸根離子和氯離子、水，離子方程式為10OH^-+3ClO^-+2Fe³⁺=3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O，故答案為：10OH^-+3ClO^-+2Fe³⁺=3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O；
（3）①正極上高鐵酸根離子得電子和水反應(yīng)生成氫氧化鐵、氫氧根離子，離子方程式為FeO₄^2-+4H₂O+3e^-=Fe（OH）₃+5OH^-，故答案為：FeO₄^2-+4H₂O+3e^-=Fe（OH）₃+5OH^-；
②根據(jù)3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O→3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH知，當(dāng)有0.1molK₂FeO₄反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.1mol×（6-3）=0.3mol，根據(jù)Fe+2H₂O

電解  .

 Fe（OH）₂+2H₂↑知，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子0.3mol時(shí)生成氫氣的物質(zhì)的量=

0.3mol

2

=0.15mol，氫氣體積=22.4L/mol×0.15mol=3.36L，根據(jù)方程式知，生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定易被氧化生成氫氧化鐵，n[Fe（OH）₃]=n[Fe（OH）₂]=

0.3mol

2

=0.15mol，
故答案為：3.36； 0.15；
③溶液中氫氧根離子濃度=

10-14

10-8

mol/L=10^-6 mol/L，Zn²⁺的濃度=

Ksp

[c(OH-)]2

=

1.2×10-17

(10-6)2

mol/L=1.2×10^-5 mol/L，其質(zhì)量濃度=1.2×10^-5 mol/L×65g/mol=0.78mg/L＜3.9mg/L，所以符合，
故答案為：0.78；符合．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及原電池原理、電解原理、難溶物的溶解平衡等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查分析、計(jì)算能力，注意（3）②中要先計(jì)算氫氧化亞鐵的物質(zhì)的量、③中要根據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算，這些都是難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)．