Question

高铁酸钾(K₂FeO₄)具有很强的氧化性，在生产、生活中有广泛应用。
（1）K₂FeO₄常用做高效水处理剂，其两种作用分别是＿＿＿＿＿。
[已知：FeO₄^2－＋3e^－＋4H₂OFe(OH)₃＋5OH^－]
（2）制备K₂FeO₄可以采用湿式氧化法，流程如下图：

①完成氧化工序的离子方程式：

②除杂工序目的是除去Na_２FeO₄溶液中的杂质，除去的杂质主要有＿＿＿＿＿(写化学式)。
③转化工序控制在某温度下进行，则该温度下溶解度：Na_２FeO₄＿＿＿＿＿K₂FeO₄  (填“＞”、“＜”或“＝”)。
（3）实验室模拟工业电解法制取K₂FeO₄，装置如右图。

①此装置中电源的负极是＿＿＿＿(填“a”或“b”)。
②阳极的电极反应式为＿＿＿＿＿＿。
（4）已知K₂FeO₄稀溶液中存在如下平衡：4FeO₄^2－＋10H₂O4Fe(OH)₃＋8OH^－＋3O₂。实验测得K₂FeO₄溶液浓度与温度和pH的关系分别如下图所示：

①由图I可得出的结论：该反应的△Ｈ＿＿＿0(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②图Ⅱ中pH_１＿＿＿pH₃(填“＞”、“＜”或“＝”)。

Answer 1

（1）杀菌和凝聚 （2）①ClO₂^－＋2Fe^3＋＋10OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O
②NaNO₃、NaCl ③＞ （3）①a ②Fe－6e^－＋8OH^－＝FeO₄^2－＋4H₂O
（4）①＞ ②＜

试题分析：（1）已知FeO₄^2－＋3e^－＋4H₂OFe(OH)₃＋5OH^－，这说明K₂FeO₄具有强氧化性，能杀菌消毒。另外生成的铁离子水解生成氢氧化铁胶体具有吸附性，还起到净水剂的作用。
（2）①根据方程式可知，反应中氯元素的化合价从+1价降低到－1价，得到2个电子。铁的化合价从+3价升高到+6价，得到2个电子，因此根据电子得失守恒可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比是3:2。由于溶液显碱性，所以根据原子守恒可知，反应后还有水生成，则该反应的离子方程式为3ClO₂^－＋2Fe^3＋＋10OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O。
②根据原子守恒可知，反应中还有硝酸钠和氯化钠生成，所以除杂的目的是除去NaNO₃、NaCl。
③根据该温度下高铁酸钠能转化为高铁酸钾，所以根据沉淀容易向更难的方向转化可知，高铁酸钠的溶解度大于高铁酸钾的溶解度。
（3）①电解法制取K₂FeO₄，则反应中铁应该是失去电子，所以铁是阳极，因此b是电源的正极，a是大于的负极。
②铁是阳极失去6个电子，因此阳极电极反应式为Fe－6e^－＋8OH^－＝FeO₄^2－＋4H₂O。
（4）①由图I可知，温度T₁首先达到平衡状态，这说明温度T₁最高。但温度高K₂FeO₄溶液浓度越小，这说明升高温度平衡向正反应方向移动，因此正方应是吸热反应，即该反应的△Ｈ＞0。
②pH越小，溶液的酸性越强，则溶液中OH^－越小，有利于平衡向正反应方向移动。所以根据图2可知pH_１时K₂FeO₄溶液浓度最小，因此pH_１小于pH₃。