Question

【題目】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：

回答下列問(wèn)題：

（1）經(jīng)過(guò)步驟①后，加入NaOH固體的原因是 ．

（2）步驟②反應(yīng)的離子方程式是 ．

（3）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 ．

（4）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濃度變化如圖曲線Ⅰ、Ⅱ所示，試推測(cè)曲線Ⅰ比曲線Ⅱ?qū)��?yīng)的污水pH （填“高”或“低”）．

（5）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 （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 （答出兩點(diǎn)即可）．

Answer 1

【答案】（1）高鐵酸鈉（Na2FeO4）只能在堿性溶液中穩(wěn)定存在，加入氫氧化鈉固體可以調(diào)節(jié)溶液呈堿性。(2分)

（2）2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O(2分) （3）2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O(2分)

（4）高(1分)（5）低(1分) 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）

【解析】

試題分析：（1）步驟①是制備次氯酸鈉的過(guò)程，加入氫氧化鈉的目的是調(diào)節(jié)溶液顯堿性，因?yàn)楦哞F酸鈉（Na2FeO4）只能在堿性溶液中穩(wěn)定存在，加入氫氧化鈉固體可以調(diào)節(jié)溶液呈堿性。

（2）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。

（3）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﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O。

（4）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：FeO42-+3e-+4H2OFe(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。

（5）FeO42-+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-，單位質(zhì)量得到電子3÷166==0.018,Cl2+2e-=2Cl-，單位質(zhì)量得到電子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，所以既能消毒殺菌又能凈水。