Question

（1）有人研究证明：使用氯气作自来水消毒剂，氯气会与水中有机物反应，生成如CHCl₃等物质，这些物质可能是潜在的致癌致畸物质．目前人们已研发多种饮用水的新型消毒剂．下列物质不能作自来水消毒剂的是

 

（填序号）．
A．明矾      B．二氧化氯      C．臭氧      D．高铁酸钠（ Na₂FeO₄）
（2）高铁（VI）酸盐是新一代水处理剂．其制备方法有：次氯酸盐氧化法（湿法）和高温过氧化物氧化法（干法）等．湿法是在碱性溶液中用次氯酸盐氧化铁（III）盐，写出该法的离子方程式：

 

．
（3）用高铁（VI）酸盐设计的高铁（VI）电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O→3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH
①写出正极发生的电极反应式：

 

．
②用高铁（VI）电池作电源，以Fe作阳极，以Cu作阴极，对足量KOH溶液进行电解，当有0.1molK₂FeO₄反应时，在电解池中生成H₂

 

L（标准状况），同时生成Fe（OH）₃=

 

mol．
③下表列出了某厂排放的含锌废水中的含量及国家环保标准值的有关数据：

	含锌废水水质	经处理后的水国家环保标准值
Zn2+浓度/（mg?L-1）	≤800	≤3.9
pH	1～5	6～9

经处理后的废水pH=8，此时废水中Zn²⁺的浓度为

 

mg/L（常温下，Ksp[Zn（OH）₂]=1.2×10-¹⁷），

 

（填“符合”或“不符合”）国家环保标准．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,氧化还原反应,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：

分析：（1）消毒剂必须具有强氧化性，能使蛋白质变性而具有细菌消毒作用；
（2）①碱性条件下，次氯酸根离子和铁离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子和氯离子、水；
（3）①正极上高铁酸根离子得电子和水反应生成氢氧化铁、氢氧根离子；
 ②用高铁（VI）电池作电源，以Fe作阳极，以Cu作阴极，对足量KOH溶液进行电解，电解池中电池反应式为Fe+2H₂O

电解  .

Fe（OH）₃+2H₂↑，根据方程式知，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定易被氧化生成氢氧化铁，根据转移电子守恒计算生成氢气、氢氧化亚铁的量；
③溶液中氢氧根离子浓度=

10-14

10-8

mol/L=10^-6 mol/L，Zn²⁺的浓度=

Ksp

[c(OH-)]2

．

解答： 解：（1）消毒剂必须具有强氧化性，能使蛋白质变性而具有细菌消毒作用，二氧化氯、臭氧和高铁酸钠都具有强氧化性而杀菌消毒，但明矾能水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附性而净水，故选A；
 （2）①碱性条件下，次氯酸根离子和铁离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子和氯离子、水，离子方程式为10OH^-+3ClO^-+2Fe³⁺=3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O，故答案为：10OH^-+3ClO^-+2Fe³⁺=3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O；
（3）①正极上高铁酸根离子得电子和水反应生成氢氧化铁、氢氧根离子，离子方程式为FeO₄^2-+4H₂O+3e^-=Fe（OH）₃+5OH^-，故答案为：FeO₄^2-+4H₂O+3e^-=Fe（OH）₃+5OH^-；
②根据3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O→3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH知，当有0.1molK₂FeO₄反应时转移电子的物质的量=0.1mol×（6-3）=0.3mol，根据Fe+2H₂O

电解  .

 Fe（OH）₂+2H₂↑知，当转移电子0.3mol时生成氢气的物质的量=

0.3mol

2

=0.15mol，氢气体积=22.4L/mol×0.15mol=3.36L，根据方程式知，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定易被氧化生成氢氧化铁，n[Fe（OH）₃]=n[Fe（OH）₂]=

0.3mol

2

=0.15mol，
故答案为：3.36； 0.15；
③溶液中氢氧根离子浓度=

10-14

10-8

mol/L=10^-6 mol/L，Zn²⁺的浓度=

Ksp

[c(OH-)]2

=

1.2×10-17

(10-6)2

mol/L=1.2×10^-5 mol/L，其质量浓度=1.2×10^-5 mol/L×65g/mol=0.78mg/L＜3.9mg/L，所以符合，
故答案为：0.78；符合．

点评：本题考查较综合，涉及原电池原理、电解原理、难溶物的溶解平衡等知识点，侧重考查分析、计算能力，注意（3）②中要先计算氢氧化亚铁的物质的量、③中要根据溶度积常数计算，这些都是难点、易错点．