Question

电解高铁酸盐（如K₂FeO₄）是一种高效绿色氧化剂，可用于废水和生活用水的处理．从环境保护的角度看，制备高铁酸盐较好的方法为电解法：Fe+2NaOH+2H₂O═Na₂FeO₄+H₂↑．
（1）采用铁片作阳极，NaOH溶液为电解质溶液，电解制备高铁酸钠，其电流效率可达到40%．写出阳极的电极反应式：______．
（2）铁丝网电极是更理想的阳极材料，相同条件下，可将电流效率提高至70%以上，原因是______．研究亦发现，铁电极在某一电压范围内会生成Fe₂O₃膜而“钝化”，钝化的原因用反应式表示为______．
（3）FeO₄^2-易与水反应生成絮状氢氧化铁，也会影响高铁酸盐的产率．若以铁丝网为阳极，在中间环节（对应图1中4h后）过滤掉氢氧化铁，合成过程中FeO₄^2-浓度以及电流效率随时间的变化如图1中实线所示（图中曲线是每隔1h测得的数据）．图中虚线部分对应于没有过滤氢氧化铁而连续电解的情况．下列判断正确的是______
A．过滤掉氢氧化铁有利于获得较高浓度的高铁酸盐溶液
B．过滤掉氢氧化铁对电流效率影响不大
C．实验表明氢氧化铁的存在影响高铁酸盐浓度的增加
D．实验表明不过滤掉氢氧化铁，6h后电流效率几乎为0
（4）碱性条件下，高铁酸盐的稳定性与温度有关（如图2）．随温度升高，高铁酸盐产率先增大后减小的原因是______．


（5）人们还对用铁的氧化物作电极制备高铁酸盐进行了研究，例如以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐，该研究方向的价值在于______
A．将1mol Fe₃O₄氧化成高铁酸盐需10/3mol电子，可提高电流效率
B．以铁的氧化物为电极，可以实现变废（Fe₃O₄或铁锈）为宝（高铁酸盐）
C．自然界几乎没有铁单质，而有大量磁铁矿，该方法的原料来源广泛
D．磁铁矿作为多孔电极不会出现钝化现象．

Answer 1

（1）铁失去电子，在碱性溶液中生成高铁酸根离子，同时有水生成，故答案为：Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O；
（2）铁丝网比铁片接触面积更大，电流效率更高，阳极铁失去电子，氢氧根也可能失去电子生成氧气，再与铁反应生成氧化铁，
故答案为：铁丝网的接触面积更大；因为铁电极上发生析氧反应4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，氧气将铁氧化而得到氧化铁膜；
（3）由图可知，4h后若没有过滤氢氧化铁，高铁酸根离子浓度及电流效率均降低，A、C正确，B错误；虚线所示，6h后电流效率几乎为0，D正确，故答案为：ACD；
（4）高铁酸盐产率增高说明温度升高加快了高铁酸盐的生成速率，产率降低说明温度升高加快了高铁酸盐的分解速率，
故答案为：升温电解一方面加快了高铁酸盐的生成速率，另一方面又加速FeO₄^2-的分解；
（5）四氧化三铁不导电，不会提高电流效率，A错误；将铁的氧化物变为高铁酸盐，是变废为宝，B正确；磁铁矿存在较广，来源较为丰富，C正确；磁铁矿作为多孔电极不容易被氧化为氧化膜，D正确．故答案为：BCD．