Question

16．高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）具有很強(qiáng)的氧化性，是一種新型的綠色凈水消毒劑．工業(yè)上可以通過(guò)次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉，生產(chǎn)過(guò)程如圖1．

（1）NaOH的電子式是．
（2）檢驗(yàn)步驟②反應(yīng)是否發(fā)生的試劑是KSCN．
（3）步驟②反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）從溶液I中分離出Na₂FeO₄后，還有副產(chǎn)品Na₂SO₄、NaCl，則步驟③中反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（5）將一定量的Na₂FeO₄投入到pH不同的污水中（污水中其余成分均相同），溶液中Na₂FeO₄濃度變化如圖2曲線I、II所示，試推測(cè)曲線I比曲線II對(duì)應(yīng)的污水pH高（填“高”或“低”）．
（6）通過(guò)計(jì)算得知Na₂FeO₄的消毒效率（以單位質(zhì)量得到的電子數(shù)表示）比氯氣的低（填“高”或“低”），用高鐵酸鈉代替氯氣作凈水消毒劑的優(yōu)點(diǎn)是既能消毒殺菌又能凈水（或無(wú)毒或方便保存等）（答出兩點(diǎn)即可）．

Answer 1

分析 氯堿廠電解飽和食鹽水生成氯氣和氫氧化鈉，氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉和次氯酸鈉，可用結(jié)晶的方法除去氯化鈉；鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，加入過(guò)氧化氫，生成硫酸鐵，次氯酸鈉和硫酸鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Na₂FeO₄，以此解答該題，
（1）依據(jù)氫氧化鈉的化學(xué)鍵的形成過(guò)程和電子式書(shū)寫(xiě)方法寫(xiě)出電子式；
（2）Fe²⁺被加過(guò)氧化氫氧化為Fe³⁺，加入檢驗(yàn)Fe³⁺的試劑即可；
（3）依據(jù)流程分析判斷，步驟②是加入過(guò)氧化氫在酸性溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子的過(guò)程，依據(jù)電子守恒、電荷守恒和原子守恒反應(yīng)的離子方程式；
（4）堿溶液中次氯酸根離子氧化鐵離子為高鐵酸根離子，反應(yīng)的離子方程式依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和原子守恒配平得到；
（5）依據(jù)高鐵酸根離子發(fā)生的還原反應(yīng)分析判斷；
（6）依據(jù)高鐵酸鈉和氯氣得到電子轉(zhuǎn)化關(guān)系計(jì)算分析，根據(jù)高鐵酸鈉是強(qiáng)氧化劑，得到電子生成氫氧化鐵膠體分析判斷．

解答 解：（1）氫氧化鈉是兩種化合物，由鈉離子和氫氧根離子構(gòu)成，氫氧根中氧原子和氫原子形成共價(jià)鍵，電子式為：，
故答案為：
（2）Fe²⁺被加過(guò)氧化氫氧化為Fe³⁺的反應(yīng)為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．取樣滴入KSCN溶液變紅，證明有Fe³⁺的生成，步驟②反應(yīng)發(fā)生了，
故答案為：KSCN；
（3）步驟②是加入過(guò)氧化氫在酸性溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子的過(guò)程，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）反應(yīng)③是堿溶液中次氯酸根離子氧化鐵離子為高鐵酸根離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（5）依據(jù)高鐵酸鈉在堿性溶液中穩(wěn)定存在，發(fā)生的反應(yīng)為：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O?Fe（OH）₃+5OH^-，污水的PH越高平衡逆向進(jìn)行，PH越小平衡正向進(jìn)行，依據(jù)圖象分析Ⅱ先達(dá)到平衡需要的時(shí)間短，反應(yīng)速率快，說(shuō)明污水PH小，曲線I比曲線II對(duì)應(yīng)的污水的PH高；
故答案為：高；
（6）FeO₄^2-+3e^-+4H₂O?Fe（OH）₃+5OH^-，單位質(zhì)量得到電子$\frac{3}{166}$=0.018
Cl₂+2e^-=2Cl^-，單位質(zhì)量得到電子$\frac{2}{71}$=0.028，所以Na₂FeO₄的消毒效率比氯氣低，高鐵酸鈉代替氯氣作凈水消毒劑，利用氧化性起到殺菌消毒作用，利用生成的氫氧化鐵膠體起到凈水作用；
故答案為：低；既能消毒殺菌又能凈水（或無(wú)毒或方便保存等）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)流程的分析判斷，主要是物質(zhì)性質(zhì)，題干信息的應(yīng)用，離子方程式的書(shū)寫(xiě)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．