Question

高铁酸钠（Na₂FeO₄）是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂．
（1）Na₂FeO₄中铁元素的化合价是

 

价，Na₂FeO₄具有较强的

 

（填“氧化性”或“还原性”）．
（2）用Na₂FeO₄给水消毒、杀菌时得到的Fe³⁺可以净水，Fe³⁺净水原因是

 

（用离子方程式表示）．
（3）工业上可用FeCl₃、NaOH、NaClO三种物质在一定条件下反应制得Na₂FeO₄，完成下列化学方程式：
2FeCl₃+10NaOH+3NaClO=2

 

+5

 

+9

 

．
（4）工业上还可用电解浓NaOH溶液的方法制Na₂FeO₄．
①若电解所需的浓NaOH溶液为16mol/L，则在实验室配制500mL该浓度的溶液需NaOH

 

g，配制过程所需玻璃仪器是

 

．
②电解浓NaOH溶液制备Na₂FeO₄，其工作原理如图所示：阳极的电极反应式是

 

；可循环使用的物质是

 

，理由是

 

．

Answer 1

考点：电解原理,氧化还原反应

专题：

分析：（1）根据化合价的代数和为0来进行分析；+6价的铁是铁元素的最高价态，有很强的氧化性；
（2）Fe³⁺水解产生的Fe（OH）₃胶体可以吸附水中悬浮物并凝聚沉降，据此写出离子方程式；
（3）根据得失电子数守恒和质量守恒来分析；
（4）①根据n=CV和m=nM来计算；根据配制一定物质的量浓度的溶液的步骤是计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀来选择使用的仪器；
②依据阳极是铁，故阳极上铁放电生成FeO₄^2-结合碱性环境来写出电极方程式；根据OH^-在阳极被消耗，而在阴极会生成来分析；

解答： 解：（1）化合物中化合价的代数和为0，Na₂FeO₄中钠元素为+1价，氧元素为-2价，故铁元素为+6价；+6价的铁是铁元素的最高价态，有很强的氧化性；故答案为：+6；氧化性；
（2）Fe³⁺是弱碱阳离子，能结合水电离出的氢氧根生成Fe（OH）₃胶体，可以吸附水中悬浮物并凝聚沉降，据此写出离子方程式为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，故答案为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；
（3）由于是用FeCl₃、NaOH、NaClO三种物质在一定条件下反应制得Na₂FeO₄，故2mol失去6mol电子，被氧化为2molNa₂FeO₄，失去的6mol电子能被3molNaClO得到，NaClO中+1价氯元素还原为-1价，得3molCl^-，加上2molFeCl₃中的6molCl^-，一共会生成9molNaCl；反应物中有10molNaOH，根据氢原子的守恒可知，产物中会生成5molH₂O，故答案为：Na₂FeO₄；H₂O；NaCl；
（4）①所需的NaOH的物质的量n=CV=16mol/L×0.5L=8mol，质量m=nM=8mol×40g/mol=320.0g；根据配制一定物质的量浓度的溶液的步骤是计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀可知所需的仪器为天平、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管，其中玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管，故答案为：320.0g，烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管；
②阳极是铁，故阳极上铁放电生成FeO₄^2-，由于是碱性环境，故电极方程式为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；在电解时，水电离的H⁺在阴极放电：2H⁺+2e^-=H₂↑，c（OH^-）增大，Na⁺通过阳离子交换膜进入阴极区，使阴极区c（NaOH）增大，故NaOH可以循环使用，故答案为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；NaOH溶液；水电离的H⁺在阴极放电：2H⁺+2e^-=H₂↑，c（OH^-）增大，Na⁺通过阳离子交换膜进入阴极区，使阴极区c（NaOH）增大，故NaOH可以循环使用．

点评：本题考查了Na₂FeO₄的净水原理以及氧化还原反应的配平、溶液的配制以及电极反应的书写，Na₂FeO₄的净水是常考点，应注意归纳总结．