Question

（2012?朝陽區一模）高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）具有很強的氧化性，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）氫氧化鈉的電子式是

．
（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，所以加入氫氧化鈉可以調節溶液顯堿性

．
（3）步驟②反應的離子方程式是

2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O

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

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

．
（5）將一定量的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濃度變化如圖曲線Ⅰ、Ⅱ所示，試推測曲線I比曲線II對應的污水pH

高

（填“高”或“低”）．
（6）通過計算得知Na₂FeO₄的消毒效率（以單位質量得到的電子數表示）比氯氣的

低

（填“高”或“低”），用高鐵酸鈉代替氯氣作凈水消毒劑的優點是

既能消毒殺菌又能凈水

（答出兩點即可）．

Answer 1

分析：（1）依據氫氧化鈉的化學鍵的形成過程和電子式書寫方法寫出電子式；
（2）加入氫氧化鈉可以調節溶液顯堿性，易生成高鐵酸鈉；
（3）依據流程分析判斷，步驟②是加入過氧化氫在酸性溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子的過程，依據電子守恒、電荷守恒和原子守恒反應的離子方程式；
（4）堿溶液中次氯酸根離子氧化鐵離子為高鐵酸根離子，反應的離子方程式依據氧化還原反應電子守恒和原子守恒配平得到；
（5）依據高鐵酸根離子發生的還原反應分析判斷；
（6）依據高鐵酸鈉和氯氣得到電子轉化關系計算分析，根據高鐵酸鈉是強氧化劑，得到電子生成氫氧化鐵膠體分析判斷；

解答：解：（1）氫氧化鈉是兩種化合物，由鈉離子和氫氧根離子構成，氫氧根中氧原子和氫原子形成共價鍵，電子式為：；
故答案為：
（2）步驟①是制備次氯酸鈉的過程，加入氫氧化鈉目的是調節溶液顯堿性，因為Na₂FeO₄只在堿性環境中穩定存在；
故答案為：Na₂FeO₄只在堿性環境中穩定存在，所以加入氫氧化鈉可以調節溶液顯堿性；
（3）步驟②是加入過氧化氫在酸性溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子的過程，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）反應③是堿溶液中次氯酸根離子氧化鐵離子為高鐵酸根離子，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（5）依據高鐵酸鈉在堿性溶液中穩定存在，發生的反應為：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O?Fe（OH）₃+5OH^-，污水的PH越高平衡逆向進行，PH越小平衡正向進行，依據圖象分析Ⅱ先達到平衡需要的時間短，反應速率快，說明污水PH小，曲線I比曲線II對應的污水的PH高；
故答案為：高；
（6）FeO₄^2-+3e^-+4H₂O?Fe（OH）₃+5OH^-，單位質量得到電子

3

166

=0.018
Cl₂+2e^-=2Cl^-，單位質量得到電子

2

71

=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；
故答案為：低，既能消毒殺菌又能凈水（或無毒或方便保存等）；

點評：本題考查了物質制備實驗流程的分析判斷，主要是物質性質，題干信息的應用，離子方程式 的書寫是解題關鍵，題目難度中等．