Question

铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛．研究铁及其化合物的应用意义重大．
I．水体的净化和污水的处理与铁及其化合物密切相关．
（1）自来水厂常用高铁酸钠（Na₂FeO₄）改善水质．简述高铁酸钠用于杀菌消毒同时又起到净水作用的原理______．
（2）碱式硫酸铁[Fe（OH）SO₄]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血．工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

回答下列问题：
①写出反应I中主要发生的氧化还原反应的离子方程式______．
②加入少量NaHCO₃的目的是调节溶液pH，应控制pH的范围为______．
③在实际生产中，反应II常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，若通入5.6L O₂（标准状况），则相当于节约NaNO₂的质量为______g．
④碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe（OH）]²⁺离子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合离子．该水解反应的离子方程式为______．
II铁的化合物也是制备高能锂电池的重要原料．已知磷酸亚铁锂电池总反应为：FePO₄+LiLiFePO₄，电池中的固体电解质可传导Li⁺．试写出该电池充电时的阳极反应式______．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ．（1）高铁酸钠具有强氧化性，可用于杀菌消毒，还原生成Fe³⁺，Fe³⁺发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质；
（2）①Fe为活泼金属，可与酸反应；
②要制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，根据沉淀的pH选择；
③所消耗氧气得到的电子的物质的量相当于NaNO₂得到电子的物质的量；
④根据反应物和生成物判断离子方程式；
Ⅱ．阳极发生氧化反应，结合反应的方程式判断．
解答：解：Ⅰ．（1）高铁酸钠具有强氧化性，可用于杀菌消毒，还原生成Fe³⁺，Fe³⁺发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质，可用来除去水中的悬浮物，达到净水的目的，
故答案为：FeO₄^2-有强的氧化性，能杀菌消毒，本身被还原为Fe³⁺，Fe³⁺发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质，达到净水的目的；
（2）①Fe为活泼金属，可与酸反应，反应的离子方程式为Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，故答案为：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
②制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，应调节溶液pH生成Al（OH）₃，要避免生成应Fe（OH）₂沉淀，控制pH在4.4～7.5之间，
故答案为：4.4～7.5；
③n（O₂）==0.25mol，则得到电子0.25mol×4=1mol，1molNaNO₂被还原生成NO，化合价由+3价降低到+2价，得到1mol电子，则m（NaNO₂）=1mol×69g/mol=69g，
故答案为：69；
④[Fe（OH）]²⁺离子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合离子，根据电荷守恒和质量守恒可写出反应的离子方程式为
2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺，
故答案为：2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺；
Ⅱ．阳极发生氧化反应，由总反应式FePO₄+LiLiFePO₄可知，LiFePO₄被氧化生成FePO₄，反应的电极方程式为LiFePO₄-e^-═FePO₄+Li⁺，
故答案为：LiFePO₄-e^-═FePO₄+Li⁺．
点评：本题考查制备原理的设计，题目难度中等，注意根据物质的性质和题给信息判断可能发生的反应，方程式的书写为解答该题的难点，也是易错点，注意体会书写方法．