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【题目】高铁酸钠(Na2FeO4)具有很强的氧化性,是高铁电池的重要原料,也是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠,生产过程如下:

回答下列问题:

1Cl2NaOH溶液反应的离子方程式是__________________

2)经过步骤①后,加入NaOH固体的原因是________________________

3)步骤②反应的离子方程式是_______________

4)从溶液I中分离出Na2FeO4后,还有副产品Na2SO4NaCl,则步骤③中反应的离子方程式为_______________

5Na2FeO4投入到污水中杀菌消毒,生成的FeOH3可以起到絮凝剂的作用。通过计算得知Na2FeO4的消毒效率(以单位质量的消毒剂得到的电子数表示)比氯气的_________(填),用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是_________(答出一点即可)。

6)高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3ZnOH2+2FeOH3+4KOH放电时,负极的电极反应式是_____。正极附近溶液的碱性______(填增强不变减弱)。

【答案】Cl2+2OHCl+ClO+H2O Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在,NaOH调节pH 2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O 2Fe3++3ClO+10OH2FeO42+3Cl+5H2O 方便保存,消毒的同时可以净水,无毒 Zn2e+2OHZnOH2 增强

【解析】

1Cl2NaOH溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式是Cl2+2OHCl+ClO+H2O

2)经过步骤①后,加入NaOH固体的原因是Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在,NaOH调节pH

3)步骤②硫酸亚铁在双氧水作用下被氧化生成硫酸铁和水,反应的离子方程式是2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O

4)从溶液I中分离出Na2FeO4后,还有副产品Na2SO4NaCl,则步骤③中硫酸铁在碱性条件下被次氯酸钠氧化生成高铁酸钠,反应的离子方程式为2Fe3++3ClO+10OH2FeO42+3Cl+5H2O

5FeO42-+3e-+4H2OFeOH3+5OH-,单位质量得到电子=0.018

Cl2+2e-═2Cl-,单位质量得到电子=0.028

所以Na2FeO4的消毒效率比氯气低;高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂,利用氧化性起到杀菌消毒作用,利用生成的氢氧化铁胶体起到净水作用,答案为方便保存,消毒的同时可以净水,无毒;

6)放电时,负极上锌失电子发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnOH2;正极K2FeO4发生得电子的还原反应,即FeO42-+3e-+4H2O=FeOH3+5OH-,正极附近溶液的碱性增强。

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