Question

6．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑，比Cl₂、O₂、ClO₂、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）干法制備高鐵酸鉀的主要反應為2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑
①該反應中的氧化劑是Na₂O₂，還原劑是Na₂O₂和FeSO₄，每生成1mol Na₂FeO₄轉移5mol電子．
②簡要說明K₂FeO₄作為水處理劑時所起的作用高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒，所起作用的原因消毒過程中自身被還原為Fe³⁺，Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃膠體能吸附水中懸浮雜質而沉降．
（2）濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的反應體系中有六種微粒：Fe（OH）₃、ClO^-、OH^-、FeO${\;}_{4}^{2-}$、Cl^-、H₂O．
①寫出并配平濕法制高鐵酸鉀的離子反應方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeQUOTE+3Cl^-+5H₂O．
②每生成1mol FeO${\;}_{4}^{2-}$轉移3mol電子，若反應過程中轉移了0.3mol電子，則還原產物的物質的量為0.15mol．
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比Na₂FeO₄的溶解度小．

Answer 1

分析 （1）①2FeSO₄+6Na₂O₂═2NaFeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑中Fe、O元素的化合價升高，O元素的化合價降低，由化合價的變化計算轉移的電子數；
②K₂FeO₄中Fe元素的化合價為+6價，具有強氧化性，且還原產物鐵離子能水解；
（2）濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）時，Fe（OH）₃失電子被氧化生成K₂FeO₄，則C1O^-作氧化劑被還原生成C1^-，氫氧化鐵必須在堿性條件下存在，所以該反應是在堿性條件下進行，再結合轉移電子守恒配平方程式；
②根據化合價變化和電子轉移情況來計算；
③至飽和可析出高鐵酸鉀，與溶解度有關根據高鐵酸鉀與高鐵酸鈉的溶解度來分析．

解答 解：（1）①反應中Fe顏色化合價由+2價升高為+6價，被氧化，FeSO₄為還原劑，過氧化鈉中O元素的化合價由-1價降低為-2價，由-1價升高為0，過氧化鈉既是氧化劑也是還原劑，由方程式可知，鎂生成2molNa₂FeO₄，有6molNa₂O₂參加反應，轉移10mol電子，則每生成1molNa₂FeO₄轉移的電子數為5mol，
故答案為：Na₂O₂；FeSO₄和Na₂O₂；5；
②K₂FeO₄中Fe元素的化合價為+6價，具有強氧化性，且還原產物鐵離子能水解氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附性能吸附除去水中的懸浮雜質，
故答案為：高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒；消毒過程中自身被還原為Fe³⁺，Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃膠體能吸附水中懸浮雜質而沉降；
（2）①濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）時，Fe（OH）₃失電子被氧化生成K₂FeO₄，Fe的化合價升高了3價，C1O^-作氧化劑被還原生成C1^-，氯元素的價態降了2價，根據電子守恒，得到鐵元素物質前邊系數是2，Cl的前邊系數是3，氫氧化鐵必須在堿性條件下存在，所以該反應是在堿性條件下進行，該離子反應為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
②反應2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O中轉移電子是6mol，生成2mol2FeO₄^2-，每生成1mol2FeO₄^2-轉移3mol電子，若反應過程中轉移了0.3mol電子，則還原產物氯離子的物質的量為0.15mol，故答案為：3；0.15；
③低溫下，在在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀（K₂FeO₄），可知該溫度下高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小，
故答案為：該溫度下K₂FeO₄比Na₂FeO₄的溶解度�。�

點評 本題考查氧化還原反應，為高頻考點，把握習題中的信息及反應中元素的化合價變化為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，題目難度不大．