题目内容
3．
高铁酸钾（K2FeO4）是一种高效多功能水处理剂，具有极强的氧化性．（1）已知：4FeO42-+10H2O?4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑．K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有杀菌消毒、吸附悬浮物．同浓度的高铁酸钾在pH为4.74、7.00、11.50的水溶液中最稳定的是pH=11.50的溶液．
（2）高铁酸钾有以下几种常见制备方法：
| 干法 | Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物 |
| 湿法 | 强碱性介质中，Fe（NO3）3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液 |
| 电解法 | 制备中间产物Na2FeO4，再与KOH溶液反应 |
②湿法制备中，若Fe（NO3）3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式：2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O．
③制备中间产物Na2FeO4，可采用的装置如图所示，则阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O．
（3）比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电，其总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O $?_{充电}^{放电}$3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH，放电时负极材料为Zn，正极反应为：FeO42-+4H2O+3e-═Fe（OH）3+5OH-；．
（4）25℃时，CaFeO4的Ksp=4.54×l0-9，若要使1000L，含有2.0×l0-4mol•L-lK2FeO4的废水中的c（FeO42-）有沉淀产生，理论上至少加入Ca（OH）2的物质的量为2.27×10-2mol．
分析 （1）高铁酸钾（K2FeO4）具有极强的氧化性，是一种优良的水处理剂，起到杀菌消毒作用，形成胶体具有吸附悬浮杂质的作用；依高铁酸根离子水解平衡移动的影响因素解答；
（2）①Fe2O3、KNO3、KOH混合加热发生氧化还原反应，Fe元素化合价升高，化合价由+3价升高到+6价，被氧化，N元素化合价由+5价降低到+3价，依据氧化还原反应得失电子守恒规律计算；
②由信息可知，碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，根据元素守恒还应生成H2O，反应中FeO42-→FeO43-，铁元素化合价由+6价降低为+5价，总共降低1价，Fe3+→FeO43-，铁元素化合价由+3价升高为+5价，总共升高2价，化合价升降最小公倍数为2，所以FeO42-系数为2，Fe3+系数为1，根据铁元素守恒确定FeO43-系数，根据电荷守恒确定OH-系数，根据氢元素守恒确定H2O系数，检查氧元素守恒，据此写出氧化还原反应方程式；
③电解时阳极Fe失电子发生氧化反应，被氧化生成高铁酸根离子；
（3）放电时，为原电池，依据3Zn+2K2FeO4+8H2O $?_{充电}^{放电}$3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH，锌化合价升高，发生氧化反应，做负极，高铁酸根离子在正极得到电子，发生还原反应生成氢氧化铁；
（4）依据溶度积规则，当Qc=Ksp达到沉淀溶解平衡，要产生沉淀则Qc＞Ksp，据此解答．
解答 解：（1）K2FeO4具有强氧化性，能够消毒杀菌；同时FeO42- 被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe（OH）3胶体，能够吸附水中悬浮杂质；4FeO42-+10H2O?4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑，增大溶液中的氢氧根离子浓度，能够使平衡逆向移动，抑制高铁酸根离子的水解，所以同浓度的高铁酸钾在pH为11.50的水溶液中最稳定，
故答案为：杀菌消毒、吸附悬浮物；11.50；
（2）①Fe元素化合价升高，化合价由+3价升高到+6价，被氧化，Fe2O3做还原剂；N元素化合价由+5价降低到+3价，KNO3做氧化剂，设氧化剂物质的量为xmol，还原剂物质的量为ymol，要使氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子总数，x×（5-3）=y×2×（6-3），解得x：y=3：1，
故答案为：3：1；
②由信息可知，碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，根据元素守恒还应生成H2O，反应中FeO42-→FeO43-，铁元素化合价由+6价降低为+5价，总共降低1价，Fe3+→FeO43-，铁元素化合价由+3价升高为+5价，总共升高2价，化合价升降最小公倍数为2，所以FeO42-系数为2，Fe3+系数为1，根据铁元素守恒确定FeO43-系数为3，根据电荷守恒确定OH-系数8，根据氢元素守恒确定H2O系数为4，反应离子方程式为2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O，
故答案为：2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O；
③电解时阳极Fe失电子发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O，
故答案为：Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O；
（3）放电时，为原电池，依据3Zn+2K2FeO4+8H2O $?_{充电}^{放电}$3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH，锌化合价升高，发生氧化反应，做负极，高铁酸根离子在正极得到电子，发生还原反应生成氢氧化铁，电极反应式为：FeO42-+4H2O+3e-═Fe（OH）3+5OH-，
故答案为：Zn；FeO42-+4H2O+3e-═Fe（OH）3+5OH-；
（4）解：设加入Ca（OH）2的物质的量为xmol，则溶液中钙离子浓度为x×10-3mol/L，含有2.0×l0-4 mol•L-lK2FeO4的废水中的c（FeO42-）=2.0×l0-4 mol•L-l，
Qc=x×10-3mol/L×2.0×l0-4 mol•L-l=Ksp=4.54×l0-9；
解得：x=2.27×10-2；
故答案为：2.27×10-2．
点评 本题为综合题，考查了氧化还原反应方程式的书写及配平、电极反应式的书写、溶度积规则的应用，题目难度较大，明确物质的性质及题给信息、熟悉化合物中各元素化合价、沉淀溶解平衡规律是解本题关键，氧化还原方程式的书写是难点．
| A． | S（g）+O2（g）=SO2（l）；|△H|＞297.3kJ/mol | |
| B． | S（g）+O2（g）=SO2（l）；|△H|＜297.3kJ/mol | |
| C． | 1mol SO2的键能总和小于1mol S和1mol O2键能之和 | |
| D． | 1mol SO2的具有的能量等于1mol S和1mol O2具有的能量之和 |
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