Question

【题目】高铁酸钠（Na2FeO4）具有很强的氧化性，是高铁电池的重要原料，也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，生产过程如下：

回答下列问题：

（1）Cl2与NaOH溶液反应的离子方程式是__________________。

（2）经过步骤①后，加入NaOH固体的原因是________________________。

（3）步骤②反应的离子方程式是_______________。

（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_______________。

（5）Na2FeO4投入到污水中杀菌消毒，生成的Fe（OH）3可以起到絮凝剂的作用。通过计算得知Na2FeO4的消毒效率（以单位质量的消毒剂得到的电子数表示）比氯气的_________（填“高”或“低”），用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是_________（答出一点即可）。

（6）高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH放电时，负极的电极反应式是_____。正极附近溶液的碱性______（填“增强”、“不变”或“减弱”）。

Answer 1

【答案】Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在，NaOH调节pH 2Fe2++2H++H2O2＝2Fe3++2H2O 2Fe3++3ClO－+10OH－＝2FeO42－+3Cl－+5H2O 低 方便保存，消毒的同时可以净水，无毒 Zn－2e－+2OH－＝Zn（OH）2， 增强

【解析】

（1）Cl2与NaOH溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的离子方程式是Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O；

（2）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，NaOH调节pH；

（3）步骤②硫酸亚铁在双氧水作用下被氧化生成硫酸铁和水，反应的离子方程式是2Fe2++2H++H2O2＝2Fe3++2H2O；

（4）从溶液I中分离出Na2FeO4后，还有副产品Na2SO4、NaCl，则步骤③中硫酸铁在碱性条件下被次氯酸钠氧化生成高铁酸钠，反应的离子方程式为2Fe3++3ClO－+10OH－＝2FeO42－+3Cl－+5H2O；

（5）FeO42-+3e-+4H2OFe（OH）3+5OH-，单位质量得到电子=0.018，

Cl2+2e-═2Cl-，单位质量得到电子=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，答案为方便保存，消毒的同时可以净水，无毒；

（6）放电时，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2；正极K2FeO4发生得电子的还原反应，即FeO42-+3e-+4H2O=Fe（OH）3+5OH-，正极附近溶液的碱性增强。