Question

4．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，生产过程如图1：
回答下列问题：
（1）经过步骤①后，加入NaOH固体的原因是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）步骤②反应的离子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（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2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（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浓度变化如图2曲线Ⅰ、Ⅱ所示，试推测曲线I比曲线II对应的污水pH值高（填“高”或“低”）．
（5）可用滴定分析法测定Na₂FeO₄的纯度，已知：
FeO₄^2-+CrO₂^-+2H₂O═CrO₄^2-+Fe（OH）₃↓+OH^-
2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O
Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
现称量2.28g高铁酸钠粗样品溶解，加入足量KCrO₂充分反应后过滤，将滤液定容于250ml容量瓶，每次取25ml定容后的溶液，加入稀硫酸进行酸化，再用0.100mol/L的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂标准溶液滴定三次，每次消耗标准液的体积分别为28.36ml，29.98ml，30.02ml．则：
①上述样品中高铁酸钠的质量分数为86.8%．
②若到达滴定终点时仰视读数，将导致所测定的样品质量分数偏大（偏大、偏小、不变）

Answer 1

分析 （1）依据氢氧化钠是强碱，高铁酸钠在碱性溶液中稳定存在分析；加入氢氧化钠可以调节溶液显碱性，易生成高铁酸钠；
（2）依据流程分析判断，步骤②是加入过氧化氢在酸性溶液中氧化亚铁离子为铁离子的过程，依据电子守恒、电荷守恒和原子守恒反应的离子方程式；
（3）碱溶液中次氯酸根离子氧化铁离子为高铁酸根离子，反应的离子方程式依据氧化还原反应电子守恒和原子守恒配平得到；
（4）依据高铁酸根离子发生的还原反应分析判断；
（5）①根据每次消耗标准液的体积可知，第一次体积与另外两次的数据偏差较大，应舍去，所以消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂标准液的平均体积为30.00mL，根据反应FeO₄^2-+CrO₂^-+2H₂O═CrO₄^2-+Fe（OH）₃↓+OH^-、2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O、Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O可知：2FeO₄^2-～～～～6Fe²⁺，根据关系式计算出K₂FeO₄的物质的量和质量，再计算质量分数；
②滴定终点时仰视读数，读出的标准液的体积偏大，据此判断．

解答 解：（1）步骤①是制备次氯酸钠的过程，加入氢氧化钠目的是调节溶液显碱性，因为Na₂FeO₄只在碱性环境中稳定存在，
故答案为：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）步骤②是加入过氧化氢在酸性溶液中氧化亚铁离子为铁离子的过程，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（3）反应③是碱溶液中次氯酸根离子氧化铁离子为高铁酸根离子，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）依据高铁酸钠在碱性溶液中稳定存在，发生的反应为：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O?Fe（OH）₃+5OH^-，污水的pH越高平衡逆向进行，pH越小平衡正向进行，依据图象分析Ⅱ先达到平衡需要的时间短，反应速率快，说明污水pH小，曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水的pH高，
故答案为：高；
（5）①根据每次消耗标准液的体积可知，第一次体积与另外两次的数据偏差较大，应舍去，所以消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂标准液的平均体积为30.00mL，根据反应FeO₄^2-+CrO₂^-+2H₂O═CrO₄^2-+Fe（OH）₃↓+OH^-、2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O、Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O可知：
 2FeO₄^2-～～～～6Fe²⁺，
 1mol         3mol
 n        0.1000mol/L×0.0300L          则n=1.00×10^-3mol，
所以样品中高铁酸钾的质量分数为$\frac{1.00×1{0}^{-3}×\frac{250}{25}×198}{2.28}$×100%=86.8%；
故答案为：86.8%；
②滴定终点时仰视读数，读出的标准液的体积偏大，将导致所测定的样品质量分数偏大，
故答案为：偏大．

点评 本题考查了物质制备实验流程的分析判断，主要是物质性质，题干信息的应用，离子方程式的书写是解题关键，题目难度中等．