Question

（12分） 高鐵酸鹽在能源、環保等方面有著廣泛的用途。濕法、干法制備高鐵酸鹽的原理如下表所示。

濕法：強堿性介質中，Fe(NO₃)₃與NaClO反應生成紫紅色高鐵酸鹽溶液

干法：Fe₂O₃、KNO₃、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO₂等產物

（1）工業上用濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的流程如下圖所示：

①反應I的化學方程式為　　　　　            　　　。

②反應II的離子方程式為　　　             　　 　　　。

③加入飽和KOH溶液的目的是　　　　         　 　　　。

（2）高鐵酸鉀是一種理想的水處理劑，其處理水的原理為　　　　　     　　　　　 ；  ______                           ____。

（3）干法制備K₂FeO₄的反應中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為　　　　　 　　　。

Answer 1

【答案】

（1）①2NaOH + Cl₂＝NaCl + NaClO + H₂O

②3ClO^－+ 10OH^－+ 2Fe³⁺＝2FeO₄^2－+ 3Cl^－+ 5H₂O

③增大K⁺ 濃度，促進K₂FeO₄晶體析出

（2）高鐵酸鉀有強氧化性，能殺菌消毒，產生的Fe(OH)₃膠體有吸附性，可將雜質一起凝聚而沉降          （3）3∶1 

【解析】（1）①氯氣溶解在氫氧化鈉溶液中，生成氯化鈉和次氯酸鈉，反應式為2NaOH + Cl₂＝NaCl + NaClO + H₂O。

②次氯酸鈉具有氧化性，能把硝酸鐵氧化生成高鐵酸鹽，而次氯酸鈉被還原生成氯化鈉，反應式為3ClO^－+ 10OH^－+ 2Fe³⁺＝2FeO₄^2－+ 3Cl^－+ 5H₂O。

③加入飽和氫氧化鉀溶液，能增大鉀離子濃度，促使K₂FeO₄晶體析出。

（2）高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒，還原產物是鐵離子。而鐵離子能水解生成氫氧化鐵膠體，吸附溶液中的雜質形成沉淀而析出。

（3）1mol氯氣在反應中只能得到1mol電子，生成次氯酸鈉。而1mol硝酸鐵能失去3mol電子，所以氧化劑和還原劑的物質的量之比是3︰1。