Question

【题目】目前高铁酸钠（Na2FeO4）被广泛应用于水的处理，具有高效、无毒的优点。某地海水样品经Na2FeO4处理后，所含离子及其浓度见下表（H＋和OH－浓度小，未列出）：

离子	SO42-	Mg2+	Fe3+	Na+	Cl－
浓度/(mol·L-1)	a	0.05	0.10	0.50	0.56

常温下，取一定量经Na2FeO4处理过的海水为原料制备精制食盐水和MgCl2·7H2O，过程如下：

注：离子的浓度小于1.0×10-5 mol·L-1，可认为该离子不存在；Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10-38，Ksp[Mg(OH)2]＝5.0×10-12；操作过程中溶液体积的变化忽略不计。

（1）根据表中列出的离子浓度计算a＝________。沉淀A是_______（填化学式）。

（2）在调节溶液pH时，理论上应调节的pH范围是_______；加入的过量试剂X为_______（填化学式）。

（3）加入过量HCl的作用为___________。

（4）用Fe作阳极、Cu作阴极，电解NaOH溶液可制得Na2FeO4，则电解过程中阳极的电极反应式为___________。

Answer 1

【答案】0.17 Fe(OH)3 3<pH<9 Ba(OH)2 使Mg(OH)2全部转化为MgCl2；抑制Mg2+水解 Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O

【解析】

根据电荷守恒计算溶液中离子浓度大小；根据溶度积计算完全沉淀时溶液的pH；根据盐类的水解原理分析易水解盐类的制备流程；根据电解原理书写相关电极方程式。

（1）H＋和OH－浓度小，可以忽略，根据表中离子浓度大小，利用电荷守恒可知：2c（SO42-）+c（Cl-）=2c（Mg2+）+3c（Fe3+）+c（Na+），即2a+0.56=2×0.05+3×0.1+0.5，则a=0.17；

由工艺流程图可知，处理的海水调节pH值，目的是Fe3+将转化为Fe（OH）3，除去溶液中的Fe3+，故沉淀A的组成为Fe（OH）3；

（2）Mg2+完全沉淀时c（OH-）=10-5mol/L，pH值为9，Fe3+完全沉淀时c（OH-）=10-11mol/L，pH值为3，在调节溶液pH时，应当使3<pH<9；由工艺流程图可知，加入的过量试剂X目的是使滤液A中的SO42-转化为沉淀，Mg2+转化为Mg（OH）2，用钡离子沉淀SO42-，氢氧根沉淀Mg2+，故试剂X为Ba(OH)2；

（3）由工艺流程图可知，加入过量盐酸使Mg(OH)2全部溶解转化为MgCl2，在加热浓缩滤液C时Mg2+水解，HCl的作用为抑制Mg2+水解；

（4）电解过程中阳极失去电子，发生氧化反应，活泼金属铁作阳极，失去电子，生成FeO42-，电解质溶液为NaOH，则电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O。