Question

17．高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种新型、高效、多功能水处理剂，无二次污染的绿色水处理剂．工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和就可析出高铁酸钾．制备方法有：①湿法：次氯酸盐氧化法 ②干法：高温过氧化物法．
（1）湿法制备的主要反应方程为，Fe（OH）₃+NaClO+NaOH→Na₂FeO₄+NaCl+H₂O，配平上述反应化学方程式．
（2）干法制备中牵涉到的物质有：FeSO₄、Na₂FeO₄、Na₂SO₄、Na₂O₂，发生氧化反应的过程是：FeSO₄→Na₂FeO₄
（3）制备相同质量Na₂FeO₄时转移的电子数，湿法制备干法备＜（填“＞”“＜”或“=”）．
（4）若将湿法制备的化学反应设计成原电池，则在正极生成的离子是Cl^-（填离子符号），检验此离子常用的试剂组是AgNO₃和稀HNO₃
（5）NaClO是家用“84”消毒液的有效成分，请用化学方程式说明其家用工作原理：NaClO+CO₂+H₂O=NaHCO₃+HClO；若该反应中的两种钠盐的浓度相同，写出两种阴离子的浓度大小关系：[ClO^-]＜[HCO₃^-]．

Answer 1

分析 （1）在反应Fe（OH）₃+NaClO+NaOH→Na₂FeO₄+NaCl+H₂O中，铁从+3价升为+6价，氯从+1价降为-1价，根据电子得失守恒及元素守恒配平化学方程式；
（2）干法制备中：FeSO₄被氧化成Na₂FeO₄；
（3）干法中发生反应2FeSO₄+6Na₂O₂=2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，每生成2molNa₂FeO₄，转移电子数=化合价升高数=化合价降低数=10mol，所以每生成1molNa₂FeO₄共转移5mol电子，湿法制备的过程中Fe（OH）₃→Na₂FeO₄，所以每生成1molNa₂FeO₄共转移3mol电子；
（4）在原电池中正极是氧化剂发生还原反应，结合氧化还原的方程式可判断正极产生的离子，检验氯离子通常用硝酸酸化的硝酸银；
（5）NaClO与空气中的二氧化碳反应产生次氯酸，次氯酸有强氧化性，能杀菌消毒，由于碳酸的酸性强于次氯酸，所以次氯酸根离子的水解程度大于碳酸氢根离子，据此答题．

解答 解：（1）在反应Fe（OH）₃+NaClO+NaOH→Na₂FeO₄+NaCl+H₂O中，铁从+3价升为+6价，氯从+1价降为-1价，反应的化学方程式为2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH=2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O，
故答案为：2、3、4、2、3、5；
（2）干法制备中：FeSO₄中铁为+2价，Na₂FeO₄中铁为+6价，所以FeSO₄被氧化成Na₂FeO₄，发生氧化反应的过程是 FeSO₄→Na₂FeO₄，
故答案为：FeSO₄→Na₂FeO₄；
（3）干法中发生反应2FeSO₄+6Na₂O₂=2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，每生成2molNa₂FeO₄，转移电子数=化合价升高数=化合价降低数=10mol，所以每生成1molNa₂FeO₄共转移5mol电子，湿法制备的过程中Fe（OH）₃→Na₂FeO₄，所以每生成1molNa₂FeO₄共转移3mol电子，所以制备相同质量Na₂FeO₄时转移的电子数，湿法制备＜干法制备，
故答案为：＜；
（4）在原电池中正极是氧化剂发生还原反应，根据氧化还原的方程式2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH=2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O 可知，次氯酸根在正极发生还原反应生成了氯离子，检验氯离子通常用硝酸酸化的硝酸银，
故答案为：Cl^-；AgNO₃和稀 HNO₃；
（5）NaClO与空气中的二氧化碳反应产生次氯酸，次氯酸有强氧化性，能杀菌消毒，反应的方程式为NaClO+CO₂+H₂O=NaHCO₃+HClO，由于碳酸的酸性强于次氯酸，次氯酸根离子的水解程度大于碳酸氢根离子，所以在等浓度的次氯酸钠和碳酸氢钠溶液中）[ClO^-]＜[HCO₃^-]，
故答案为：NaClO+CO₂+H₂O=NaHCO₃+HClO；[ClO^-]；[HCO₃^-]．

点评 本题考查氧化还原反应，为高频考点，把握习题中的信息及反应中元素的化合价变化为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度不大．