Question

16．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．

（1）NaOH的电子式是．
（2）检验步骤②反应是否发生的试剂是KSCN．
（3）步骤②反应的离子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）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．
（5）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高（填“高”或“低”）．
（6）通过计算得知Na₂FeO₄的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）比氯气的低（填“高”或“低”），用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是既能消毒杀菌又能净水（或无毒或方便保存等）（答出两点即可）．

Answer 1

分析 氯碱厂电解饱和食盐水生成氯气和氢氧化钠，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠，可用结晶的方法除去氯化钠；铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁，加入过氧化氢，生成硫酸铁，次氯酸钠和硫酸铁发生氧化还原反应生成Na₂FeO₄，以此解答该题，
（1）依据氢氧化钠的化学键的形成过程和电子式书写方法写出电子式；
（2）Fe²⁺被加过氧化氢氧化为Fe³⁺，加入检验Fe³⁺的试剂即可；
（3）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；
（4）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；
（5）依据高铁酸根离子发生的还原反应分析判断；
（6）依据高铁酸钠和氯气得到电子转化关系计算分析，根据高铁酸钠是强氧化剂，得到电子生成氢氧化铁胶体分析判断．

解答 解：（1）氢氧化钠是两种化合物，由钠离子和氢氧根离子构成，氢氧根中氧原子和氢原子形成共价键，电子式为：，
故答案为：
（2）Fe²⁺被加过氧化氢氧化为Fe³⁺的反应为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．取样滴入KSCN溶液变红，证明有Fe³⁺的生成，步骤②反应发生了，
故答案为：KSCN；
（3）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；
（4）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；
（5）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；
（6）FeO₄^2-+3e^-+4H₂O?Fe（OH）₃+5OH^-，单位质量得到电子$\frac{3}{166}$=0.018
Cl₂+2e^-=2Cl^-，单位质量得到电子$\frac{2}{71}$=0.028，所以Na₂FeO₄的消毒效率比氯气低，高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂，利用氧化性起到杀菌消毒作用，利用生成的氢氧化铁胶体起到净水作用；
故答案为：低；既能消毒杀菌又能净水（或无毒或方便保存等）．

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．