Question

【題目】高鐵酸鈉（Na2FeO4）具有很強的氧化性，是高鐵電池的重要原料，也是一種新型的綠色凈水消毒劑。工業上可以通過次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉，生產過程如下：

回答下列問題：

（1）Cl2與NaOH溶液反應的離子方程式是__________________。

（2）經過步驟①后，加入NaOH固體的原因是________________________。

（3）步驟②反應的離子方程式是_______________。

（4）從溶液I中分離出Na2FeO4后，還有副產品Na2SO4、NaCl，則步驟③中反應的離子方程式為_______________。

（5）Na2FeO4投入到污水中殺菌消毒，生成的Fe（OH）3可以起到絮凝劑的作用。通過計算得知Na2FeO4的消毒效率（以單位質量的消毒劑得到的電子數表示）比氯氣的_________（填“高”或“低”），用高鐵酸鈉代替氯氣作凈水消毒劑的優點是_________（答出一點即可）。

（6）高鐵電池的總反應為：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH放電時，負極的電極反應式是_____。正極附近溶液的堿性______（填“增強”、“不變”或“減弱”）。

Answer 1

【答案】Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O Na2FeO4只在堿性環境中穩定存在，NaOH調節pH 2Fe2++2H++H2O2＝2Fe3++2H2O 2Fe3++3ClO－+10OH－＝2FeO42－+3Cl－+5H2O 低 方便保存，消毒的同時可以凈水，無毒 Zn－2e－+2OH－＝Zn（OH）2， 增強

【解析】

（1）Cl2與NaOH溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應的離子方程式是Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O；

（2）經過步驟①后，加入NaOH固體的原因是Na2FeO4只在堿性環境中穩定存在，NaOH調節pH；

（3）步驟②硫酸亞鐵在雙氧水作用下被氧化生成硫酸鐵和水，反應的離子方程式是2Fe2++2H++H2O2＝2Fe3++2H2O；

（4）從溶液I中分離出Na2FeO4后，還有副產品Na2SO4、NaCl，則步驟③中硫酸鐵在堿性條件下被次氯酸鈉氧化生成高鐵酸鈉，反應的離子方程式為2Fe3++3ClO－+10OH－＝2FeO42－+3Cl－+5H2O；

（5）FeO42-+3e-+4H2OFe（OH）3+5OH-，單位質量得到電子=0.018，

Cl2+2e-═2Cl-，單位質量得到電子=0.028，

所以Na2FeO4的消毒效率比氯氣低；高鐵酸鈉代替氯氣作凈水消毒劑，利用氧化性起到殺菌消毒作用，利用生成的氫氧化鐵膠體起到凈水作用，答案為方便保存，消毒的同時可以凈水，無毒；

（6）放電時，負極上鋅失電子發生氧化反應，電極反應式為Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2；正極K2FeO4發生得電子的還原反應，即FeO42-+3e-+4H2O=Fe（OH）3+5OH-，正極附近溶液的堿性增強。