Question

【题目】高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛用途。

(1)化学氧化法生产高铁酸钾（K2FeO4）是用固体Fe2O3、KNO3、KOH混合加热生成紫红色高铁酸钾和KNO2等产物。此反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_____________。

(2)工业上湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的工艺如图所示：

①反应Ⅰ的化学方程式为_________________________________________________。

②反应Ⅱ的离子方程式为_________________________________________________。

③加入饱和KOH溶液的目的是_________________________________________________。

④高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为____________________________。

⑤实验室配制Fe（NO3）3溶液，为防止出现浑浊，一般是将Fe（NO3）3固体溶于稀HNO3后再加水稀释。已知25 ℃时，Ksp[Fe（OH）3]＝4×10-38，此温度下在实验室中配制100 mL 5 mol·L-1 Fe（NO3）3溶液，则至少需要________mL、4 mol·L-1 HNO3。

(3)高铁酸钠（Na2FeO4）制备可采用三室膜电解技术，装置如图所示，阳极的电极反应式为________。电解后，阴极室得到的A溶液中溶质的主要成分为________（填化学式）。

Answer 1

【答案】3∶1 2NaOH +Cl2=NaCl+NaClO+H2O 3ClO+10OH+2Fe3+=2FeO42-+3Cl+5H2O 增大K+浓度，促进K2FeO4晶体析出 K2FeO4具有强氧化性，能杀菌消毒，产生的Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体具有吸附性 1.25 Fe6e+8OH=FeO42-+4H2O NaOH

【解析】

（1）由条件可知发生反应：，以此分析；

（2）①反应Ⅰ：；②反应Ⅱ：；③加入饱和KOH溶液利用平衡回答；④K2FeO4具有强氧化性，能杀菌消毒，产生的Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体具有吸附性；⑤利用溶度积计算；

（3）阳极与电源正极相连为Fe极发生氧化反应：；阴极发生还原反应： ,A溶液为NaOH。

(1)Fe元素化合价升高，化合价由+3价升高到+6价，被氧化，N元素化合价由+5价降低+3价， ，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：1，故答案为：3：1；

(2)①反应Ⅰ为氧化还原反应，方程式为： ；

②反应Ⅱ为氧化还原反应，+3价铁被氧化成+6价铁，+1价的氯被还原为-1价，

反应的离子方程式为 ，

③，加入饱和KOH溶液可以增大K+的浓度，使平衡向右移动，析出晶体，

故答案为：增大K+的浓度，促进K2FeO4晶体析出；

④K2FeO4具有强氧化性，可用于杀菌消毒，可生成Fe（OH）3，具有吸附性，可除去水的悬浮性杂质，

故答案为：K2FeO4具有强氧化性，能杀菌消毒，产生的Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体具有吸附性，

⑤根据溶度积公式 可计算，由水的离子积可知。设需要xmL、4 mol·L-1HNO3，则xmL×4mol·L-1=0.05mol·L-1×100mL，解得x=1.25

故答案为：1.25。

(3)阳极是失去电子发生氧化反应，金属铁有还原性故阳极的电极反应为：；阴极氢离子得电子生成氢气，所以溶液中的溶质为NaOH；故答案为：； NaOH。