Question

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：4FeO₄^2-+10H₂O 4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑。K₂FeO₄在处理水的过程中所起的作用有                                                                       。

   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=        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

   ①干法制备K₂FeO₄的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为____        。

   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：                                         。

   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                。

（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 3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH

    放电时负极材料为       ，正极反应为：                 。

（4） 25℃时，CaFeO₄的Ksp=4．54×l0^-9，若要使1000 L，含有2．0×l0^－4 mol·L^-l K₂FeO₄的废水中有CaFeO₄沉淀产生，理论上至少加入Ca（OH）₂的物质的量为     mol。

Answer 1

【知识点】氧化还原反应规律、电化学、难溶物的沉淀溶解平衡 B3  F3  H5

【答案解析】(1)K₂FeO₄具有强氧化性，能够消毒杀菌；同时FeO₄^2－ 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。11．50

（2）

①3:1（2分）

② 2FeO₄^2－＋Fe³⁺＋8OH^－＝3FeO₄^3－＋4H₂O（2分）

③Fe+8OH^－－6e^─=FeO₄^2─+4H₂O（2分）

（3）Zn（1分）   FeO₄^2－+4H₂O+3e^－== Fe(OH)₃+5OH^－（2分）

（4）2.27×10^-2（2分）

  解析：(1)所给方程式体现了K₂FeO₄具有强氧化性，能够消毒杀菌，同时FeO₄^2－ 被还原成Fe³⁺；结合胶体的性质想到第二点：Fe³⁺水解形成Fe(OH)₃胶体，能够吸附水中悬浮杂质。      根据反应方程式可知酸会促进K₂FeO₄水解，而碱会抑制K₂FeO₄水解，所以在碱性强的溶液中能稳定存在。

（2）

①反应Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH=2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O中，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+2价，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：1，

② 根据提示：2FeO₄^2－＋Fe³⁺＋8OH^－＝3FeO₄^3－＋4H₂O

③制备中间产物Na₂FeO₄利用电解法，结合阳极发生氧化反应得：Fe+8OH^－－6e^─=FeO₄^2─+4H₂O

（3）放电时为原电池，锌的化合价升高锌做负极；正极发生的电子的反应： FeO₄^2－+4H₂O+3e^－== Fe(OH)₃+5OH^－

（4）至少加入Ca（OH）₂的物质的量为：=2.27×10^-2（mol)

【思路点拨】本题考查了氧化还原反应规律、电化学、难溶物的沉淀溶解平衡，注意根据题目提示进行分析解答。