Question

6．高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl₂、O₂、ClO₂、KMnO₄氧化性更强，无二次污染，工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出．
（1）干法制备高铁酸钾的主要反应为2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑
①该反应中的氧化剂是Na₂O₂，还原剂是Na₂O₂和FeSO₄，每生成1mol Na₂FeO₄转移5mol电子．
②简要说明K₂FeO₄作为水处理剂时所起的作用高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒，所起作用的原因消毒过程中自身被还原为Fe³⁺，Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降．
（2）湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的反应体系中有六种微粒：Fe（OH）₃、ClO^-、OH^-、FeO${\;}_{4}^{2-}$、Cl^-、H₂O．
①写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeQUOTE+3Cl^-+5H₂O．
②每生成1mol FeO${\;}_{4}^{2-}$转移3mol电子，若反应过程中转移了0.3mol电子，则还原产物的物质的量为0.15mol．
③低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾（K₂FeO₄），说明什么问题该温度下K₂FeO₄比Na₂FeO₄的溶解度小．

Answer 1

分析 （1）①2FeSO₄+6Na₂O₂═2NaFeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑中Fe、O元素的化合价升高，O元素的化合价降低，由化合价的变化计算转移的电子数；
②K₂FeO₄中Fe元素的化合价为+6价，具有强氧化性，且还原产物铁离子能水解；
（2）湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）时，Fe（OH）₃失电子被氧化生成K₂FeO₄，则C1O^-作氧化剂被还原生成C1^-，氢氧化铁必须在碱性条件下存在，所以该反应是在碱性条件下进行，再结合转移电子守恒配平方程式；
②根据化合价变化和电子转移情况来计算；
③至饱和可析出高铁酸钾，与溶解度有关根据高铁酸钾与高铁酸钠的溶解度来分析．

解答 解：（1）①反应中Fe颜色化合价由+2价升高为+6价，被氧化，FeSO₄为还原剂，过氧化钠中O元素的化合价由-1价降低为-2价，由-1价升高为0，过氧化钠既是氧化剂也是还原剂，由方程式可知，镁生成2molNa₂FeO₄，有6molNa₂O₂参加反应，转移10mol电子，则每生成1molNa₂FeO₄转移的电子数为5mol，
故答案为：Na₂O₂；FeSO₄和Na₂O₂；5；
②K₂FeO₄中Fe元素的化合价为+6价，具有强氧化性，且还原产物铁离子能水解氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性能吸附除去水中的悬浮杂质，
故答案为：高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒；消毒过程中自身被还原为Fe³⁺，Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降；
（2）①湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）时，Fe（OH）₃失电子被氧化生成K₂FeO₄，Fe的化合价升高了3价，C1O^-作氧化剂被还原生成C1^-，氯元素的价态降了2价，根据电子守恒，得到铁元素物质前边系数是2，Cl的前边系数是3，氢氧化铁必须在碱性条件下存在，所以该反应是在碱性条件下进行，该离子反应为2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
②反应2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O中转移电子是6mol，生成2mol2FeO₄^2-，每生成1mol2FeO₄^2-转移3mol电子，若反应过程中转移了0.3mol电子，则还原产物氯离子的物质的量为0.15mol，故答案为：3；0.15；
③低温下，在在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾（K₂FeO₄），可知该温度下高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，
故答案为：该温度下K₂FeO₄比Na₂FeO₄的溶解度小．

点评 本题考查氧化还原反应，为高频考点，把握习题中的信息及反应中元素的化合价变化为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度不大．