Question

（9分）高铁酸钠（Na₂FeO₄）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如下：

回答下列问题：

（1）经过步骤①后，加入NaOH固体的原因是____                 ____。     

（2）步骤②反应的离子方程式是_____                           ___。

（3）从溶液Ⅰ中分离出Na₂FeO₄后，还有副产品Na₂SO₄ 、NaCl，则步骤③中反应的离

子方程式为___                                _____。

（4）将一定量的Na₂FeO₄投入到pH不同的污水中（污水中其余成分均相同），溶液中Na₂FeO₄浓度变化如下图曲线Ⅰ、Ⅱ所示，试推测曲线I比曲线II对应的污水pH_____（填“高”或“低”）。

（5）通过计算得知Na₂FeO₄的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）比氯气的_____（填“高”或“低”），用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是____                    （答出两点即可）。

 

Answer 1

【答案】

（1）Na₂FeO₄只在碱性环境中稳定存在，所以加入氢氧化钠可以调节溶液显碱性

（2）2Fe²⁺＋H₂O₂＋2H⁺＝2Fe³⁺＋2H₂O   （3）2Fe³⁺＋3ClO^－＋10OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O

（4）高      （5）低     既能消毒杀菌又能净水（或无毒或方便保存等）

【解析】（1）根据题意可知，Na₂FeO₄只有在碱性环境中稳定存在，所以加入氢氧化钠可以调节溶液显碱性，防止Na₂FeO₄反应。

（2）双氧水具有氧化性，能氧化亚铁离子，方程式为2Fe²⁺＋H₂O₂＋2H⁺＝2Fe³⁺＋2H₂O。

（3）根据反应物和生成物可知，还原产物是氯化钠，所以方程式为2Fe³⁺＋3ClO^－＋10OH^－＝2FeO₄^2－＋3Cl^－＋5H₂O。

（4）根据图像可知，曲线I中Na₂FeO₄浓度高。又因为Na₂FeO₄只有在碱性条件下才能稳定存在，所以曲线I的pH高。

（5）Na₂FeO₄的还原产物是铁离子，得到3个电子，因此每得到1mol电子消耗的质量是55.33g，而35.5g氯气就得到1mol电子，所以Na₂FeO₄的消毒效率比氯气的低；由于Na₂FeO₄在杀菌消毒的同时，生成的铁离子能水解生成氢氧化铁胶体，吸附水中的悬浮物，还起净水剂的作用。