Question

目前高铁酸钠（Na₂FeO₄）被广泛应用于水处理，具有高效、无毒的优点．
（1）在处理水的过程中，Na₂FeO₄起到杀菌、消毒、净水的作用，请说明应用了Na₂FeO₄的哪些性质：

 

（2）某地海水样品经Na₂FeO₄处理后，所含离子及其浓度如下表所示（H⁺和OH^-未列出）：

离子	SO42-	Mg2+	Fe3+	Na+	Cl-
浓度（mol/L）	a	0.05	0.10	0.50	0.58

常温下，取一定量经Na₂FeO₄处理过的海水为原料制备精制食盐水和MgCl₂?7H₂O，过程如下：

K_sp[Fe（OH）₃]=1.0×10^-38；K_sp[Mg（OH）₂]=5.0×10^-12；操作过程中溶液体积的变化忽略不计．
①表格中的a

 

0.16（填“＜”、“＞”或“=”）．
②沉淀A的组成为

 

（填化学式）；在调节溶液pH时，理论上应调节的pH的范围是

 

．
③加入的过量试剂X为

 

（填化学式）．
④加入过量HCl的作用为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：

分析：（1）高铁酸钠具有强氧化性，可用于杀菌消毒，还原生成Fe³⁺，Fe³⁺发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质；
（2）①由表中Mg²⁺、Fe³⁺的浓度及K_sp[Fe（OH）₃、K_sp[Mg（OH）₂]可知，该溶液呈酸性，再利用电荷守恒可知，2c（SO₄^2-）+c（Cl^-）+c（OH^-）=2c（Mg²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺），据此判断．
②由工艺流程图可知，处理的海水调节PH值，目的是Fe³⁺将转化为Fe（OH）₃，除去溶液中的Fe³⁺．
③由工艺流程图可知，加入的过量试剂X目的是使滤液A中的SO₄^2-转化为沉淀，Mg²⁺转化为Mg（OH）₂，用钡离子沉淀SO₄^2-，氢氧根沉淀Mg²⁺，据此判断X．
④由工艺流程图可知，盐酸使Mg（OH）₂全部溶解转化为MgCl₂，在加热浓缩滤液C时Mg²⁺水解，抑制Mg²⁺水解．

解答： 解：（1）高铁酸钠具有强氧化性，可用于杀菌消毒，还原生成Fe³⁺，Fe³⁺发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质，可用来除去水中的悬浮物，达到净水的目的，
故答案为：Na₂FeO₄有强氧化性可杀菌、消毒；还原生成Fe³⁺，其水解产物Fe（OH）₃胶体可吸附水中悬浮物一起沉降，起净水的作用；
（2）①由K_sp[Fe（OH）₃、K_sp[Mg（OH）₂]可知，Mg²⁺完全沉淀时c（OH^-）=10^-5mol/L，Fe³⁺完全沉淀时c（OH^-）=10^-11mol/L，由表中Mg²⁺、Fe³⁺的浓度可知，该溶液呈酸性，c（H⁺）＞c（OH^-），利用电荷守恒可知，2c（SO₄^2-）+c（Cl^-）+c（OH^-）=2c（Mg²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺），即2a+0.58+c（OH^-）=2×0.05+3×0.1+0.5+c（H⁺），整理2a=0.32+c（H⁺）-c（OH^-），由于c（H⁺）＞c（OH^-），所以a＞0.16，
故答案为：＞；
②由工艺流程图可知，处理的海水调节PH值，目的是Fe³⁺将转化为Fe（OH）₃，除去溶液中的Fe³⁺，故沉淀A的组成为Fe（OH）₃，
Mg²⁺完全沉淀时c（OH^-）=10^-5mol/L，PH值为9，Fe³⁺完全沉淀时c（OH^-）=10^-11mol/L，pH值为3，在调节溶液pH时，应当使3≤pH＜9，
故答案为：Fe（OH）₃；3≤pH＜9；
③由工艺流程图可知，加入的过量试剂X目的是使滤液A中的SO₄^2-转化为沉淀，Mg²⁺转化为Mg（OH）₂，用钡离子沉淀SO₄^2-，氢氧根沉淀Mg²⁺，故试剂X为Ba（OH）₂，故答案为：Ba（OH）₂；
④由工艺流程图可知，盐酸使Mg（OH）₂全部溶解转化为MgCl₂，在加热浓缩滤液C时Mg²⁺水解，可以抑制Mg²⁺水解，
故答案为：使Mg（OH）₂全部溶解转化为MgCl₂；在加热浓缩滤液C时抑制Mg²⁺水解．

点评：考查氧化还原反应、溶度积计算、沉淀转化、溶液的有关计算、对化学工艺流程的理解、物质的分离提纯等，难度中等，（2）①为易错点、难点，根据电荷守恒判断原理、判断溶液的酸碱性是关键．