Question

13．高铁酸钾（K₂FeO₄，暗紫色固体），是一种新型、高效、多功能的水处理剂，完成下列填空：
（1）K₂FeO₄溶于水得到浅紫红色的溶液，且易水解，生成氧气和氢氧化铁．写出该水解反应的离子方程式4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂；说明高铁酸钾做水处理剂的原理高铁酸根离子具有强氧化性，能杀菌消毒，氢氧化铁吸附水中的悬浮物．
（2）如图分别是1mol/L的K₂FeO₄溶液在不同pH和温度下c（FeO₄^2-）随时间的变化曲线．
根据以上两图，说明配置K₂FeO₄溶液的注意事项低温、碱性条件下配制溶液．

（3）钢铁厂的副产品SO₂多用于制硫酸和石膏等
①制硫酸最重要的反应是：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）+196kJ如图1表示将2.0molSO₂和一定量的O₂置于1L密闭容器中，当其他条件一定时，SO₂（g）的平衡转化率α随X的变化关系，则X（X₁、X₂）可以代表的物理量是压强或氧气的量．
②如图2表示生产石膏的简单流程，请用平衡移动原理解释向CaCO₃悬浊液中通入SO₂发生反应的原因SO₂与水会反应：SO₂+H₂O?H₂SO₃；生成的H₂SO₃会部分电离：H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-；CaCO₃悬浊液中存在CaCO₃?Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），向CaCO₃悬浊液中通入SO₂时，CO₃^2-与H⁺反应，c（CO₃^2-）减小，溶解平衡正向移动．．

Answer 1

分析 （1）用K₂FeO₄处理中性废水时与水反应生成氢氧化铁胶体，并放出无色无味的气体和其它物质，铁元素化合价降低，氧元素化合价升高生成氧气，结合电荷守恒配平书写离子方程式；氢氧化铁胶体具有吸附作用；
（2）依据图中数据结合高铁酸根离子水解反应的特点判断解答；
（3）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），为可逆反应，正向为气体体积减小的反应，依据浓度、压强对化学平衡移动影响解答；
②碳酸钙的悬浊液中存在溶解平衡，所以而通入二氧化硫与水反应生成亚硫酸酸性比碳酸的酸性强；

解答 解：（1）用K₂FeO₄处理中性废水时与水反应生成氢氧化铁胶体，并放出无色无味的气体和其它物质，铁元素化合价降低，氧元素化合价升高生成氧气，结合电荷守恒配平书写离子方程式为：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（胶体）+8OH^-+3O₂↑；高铁酸根离子具有强氧化性，能杀菌消毒，氢氧化铁吸附水中的悬浮物；
故答案为：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃（胶体）+8OH^-+3O₂↑；
高铁酸根离子具有强氧化性，能杀菌消毒，氢氧化铁吸附水中的悬浮物；
（2）高铁酸根离子水解方程式：4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂，依据图中数据可知升高温度，减小pH值，高铁酸根离子浓度降低，所以应在低温、碱性条件下配制高铁酸钾溶液；
故答案为：低温、碱性条件下配制溶液；
（3）①依据图中数据可知，随着X量加入SO₂（g）的平衡转化率α逐渐增大，反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），为气体体积减小的反应，加压平衡向正向移动；多种反应物的，增大一种反应物浓度可以提高其他反应物转化率，所以对反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），增大氧气的用量能够提高二氧化硫转化率，图中X可以是压强或氧气的量；
故答案为：压强或氧气的量；
②CaCO₃悬浊液中存在CaCO₃?Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），向CaCO₃悬浊液中通入SO₂时，SO₂与水会反应：SO₂+H₂O?H₂SO₃；生成的H₂SO₃会部分电离：H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-，CO₃^2-与H⁺反应，c（CO₃^2-）减小，溶解平衡正向移动；
故答案为：SO₂与水会反应：SO₂+H₂O?H₂SO₃；生成的H₂SO₃会部分电离：H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-；CaCO₃悬浊液中存在CaCO₃?Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），向CaCO₃悬浊液中通入SO₂时，CO₃^2-与H⁺反应，c（CO₃^2-）减小，溶解平衡正向移动．

点评 本题为综合题，考查了不同价态铁之间的转化，化学平衡移动原理及其应用，明确高铁酸根离子的性质、熟悉影响化学平衡移动的因素是解题关键，题目难度中等．