Question

17．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑，比C1₂、O₂、C1O₂、KMnO₄氧化性更強，無二次污染，工業上是先制得高鐵酸鈉，然后在低溫下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和，使高鐵酸鉀析出．（1）干法制備高鐵酸鈉的主要反應為：2FeSO₄+aNa₂O₂═2Na₂FeO₄+bX+2Na₂SO₄+cO₂↑
①該反應中物質X應是Na₂O，a與c的關系是a=2b+2c．
②簡要說明K₂FeO₄作為水處理劑時，在水處理過程中所起的作用作強氧化劑，且還原產物水解生成膠體
（2）濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的反應體系中有六種數粒：Fe（OH）₃、C1O^-、OH^-、FeO₄^2-、C1^-、H₂O．
①寫出并配平濕法制高鐵酸鉀反應的離子方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
②若反應過程中轉移了0.3mol電子，則還原產物的物質的量為0.15mo1．
③低溫下，在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀（K₂FeO₄），說明什么問題該溫度下，K₂FeO₄的溶解度比Na₂FeO₄的溶解度更小．

Answer 1

分析 （1）①反應中鐵元素由+2價升高到+6價，過氧化鈉中的部分氧由-1價升高到0價，根據氧化還原反應中元素化合價升降規律，過氧化鈉中的另一部分氧一定會由-1價降低到-2價，反應中硫、鐵原子已經守恒，故X只能為Na₂O；根據原子守恒判斷a、c關系；
②具有強氧化性可殺菌消毒；
（2）①高鐵酸鉀是生成物，則Fe（OH）₃是反應物，該反應中Fe元素化合價由+3價變為+6價，則Fe（OH）₃是還原劑，還需要氧化劑參加反應，C1O^-具有強氧化性，所以C1O^-是反應物，生成物是C1^-，Cl元素化合價由+1價變為-1價，轉移電子數為6；
②該反應中Fe元素化合價由+3價升高到+6價，Cl元素化合價由+1價變為-1價，轉移電子數為6，根據轉移電子和高鐵酸根離子之間關系式計算轉移電子物質的量、根據轉移電子和還原產物之間關系式計算還原產物物質的量；
③析出物質與溶解度小有關．

解答 解：（1）反應中鐵元素由+2價升高到+6價，過氧化鈉中的部分氧由-1價升高到0價，根據氧化還原反應中元素化合價升降規律，過氧化鈉中的另一部分氧一定會由-1價降低到-2價，反應中硫、鐵原子已經守恒，故X只能為Na₂O，配平后方程式為：2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，則a=2b+2c，
故答案為：Na₂O；a=2b+2c；
②K₂FeO₄作為水處理劑時，在水處理過程中所起的作用作強氧化劑，殺菌消毒，且還原產物水解生成膠體，吸附水中的懸浮雜質，
故答案為：作強氧化劑，且還原產物水解生成膠體；
（2）①高鐵酸鉀是生成物，則Fe（OH）₃是反應物，該反應中Fe元素化合價由+3價變為+6價，則Fe（OH）₃是還原劑，還需要氧化劑參加反應，ClO^-具有強氧化性，所以ClO^-是反應物，生成物是Cl^-，Cl元素化合價由+1價變為-1價，轉移電子數為6，溶液在堿性條件下進行，則氫氧化根離子參加反應，生成水，反應方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
②2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O中Fe元素化合價由+3價升高到+6價，則該反應中轉移電子數為6，該反應中還原產物是氯離子，若反應過程中轉移了0.3mol電子，則還原產物的物質的量為$\frac{0.3mol}{6}$=0.15mol，
故答案為：0.15；
③該溫度下，K₂FeO₄的溶解度比Na₂FeO₄的溶解度更小，在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀（K₂FeO₄），
故答案為：該溫度下，K₂FeO₄的溶解度比Na₂FeO₄的溶解度更小．

點評 本題考查氧化還原反應有關計算，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，正確判斷各個物理量之間關系式是解本題關鍵，難點是化學反應方程式的配平，要注意原子守恒、轉移電子守恒及電荷守恒，題目難度不大．