Question

17．（1）FeCl₃具有凈水作用，但腐蝕設備，FeCl₃溶液腐蝕鋼鐵設備，除H⁺作用外，另一主要原因是（用離子方程式表示）2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．
（2）為節約成本，工業上用NaClO₃氧化酸性FeCl₂廢液得到FeCl₃，完成NaClO₃氧化FeCl₂的離子方程式：
□ClO₃^-+□Fe²⁺+□6H⁺=□Cl^-+□Fe³⁺+□3H₂O．
（3）高鐵酸鉀是一種氧化、吸附、絮凝、助凝、殺菌、除臭為一體的新型高效多功能綠色水處理劑，具有良好的應用前景．其生產工藝如圖1所示

①實驗室模擬工業流程中過濾操作用到的主要玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒．
②在“反應液Ⅰ”中加KOH固體的目的有兩個，a是與“反應液Ⅰ”中過量的Cl₂繼續反應，生成更多的KClO，b是為下一步反應提供反應物；
③用K₂FeO₄給水消毒、殺菌時得到的Fe³⁺可以凈水，Fe³⁺凈水的原因是Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺（用離子方程式表示）．
（4）從環境保護的角度看，制備K₂Fe₂O₄較好的方法為電解法，其裝置如圖2所示．電解過程中陽極電極反應式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．
（5）鋼鐵腐蝕造成很大損失，有資料顯示，全世界每年由于腐蝕而造成報廢的鋼鐵高達總產量的三分之一．防止鋼鐵腐蝕有很多措施，用圖3裝置放置鋼鐵腐蝕（燒杯中均有食鹽水），X極的電極材料應是A（填字母）．
A．鋅 B．銅 C．銀 D．石墨．

Answer 1

分析 （1）鋼鐵設備中的Fe會與鐵離子反應生成亞鐵離子；
（2）氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價從+5價降低到-1價，得到6個電子，而Fe元素的化合價從+2價升高到+3價，失去1個電子，根據得失電子守恒，則氯酸根離子的系數為1，Fe²⁺的系數為6，則鐵離子的系數也是6，氯離子的系數是1，根據電荷守恒，則氫離子的系數是6，水的系數是3；
（3）足量Cl₂通入和KOH溶液中，溫度低時發生反應Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應，且將溶液轉化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，發生反應2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，純化得到濕產品，將濕產品洗滌、干燥得到晶體K₂FeO₄．
①根據過濾的操作步驟分析所用儀器，玻璃儀器有漏斗、燒杯和玻璃棒；
②KOH和氯氣反應生成KClO，除去未反應的氯氣，且只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發生氧化還原反應生成高鐵酸根離子；
③Fe³⁺水解生成的Fe（OH）₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質，可起到凈水的作用；
（4）電解時陽極Fe失電子發生氧化反應，電極反應方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
（5）裝置為原電池，若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應比鐵活潑．

解答 解：（1）鐵離子具有氧化性，鋼鐵設備中的Fe會與鐵離子反應生成亞鐵離子，離子方程式是：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（2）氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價從+5價降低到-1價，得到6個電子，而Fe元素的化合價從+2價升高到+3價，失去1個電子，根據得失電子守恒，則氯酸根離子的系數為1，Fe²⁺的系數為6，則鐵離子的系數也是6，氯離子的系數是1，根據電荷守恒，則氫離子的系數是6，水的系數是3，配平后離子方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：1；6；6H⁺；1；6；3H₂O；
（3）①過濾，玻璃儀器有漏斗作過濾器，燒杯盛放待過濾液、和過濾液，玻璃棒作用為引流，
故答案為：漏斗、燒杯、玻璃棒；
②KOH和氯氣反應生成KClO，除去未反應的氯氣，且只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，所以加入KOH的目的是除去氯氣且使溶液為后一步反應提供堿性，
故答案為：為下一步反應提供反應物；
③鐵酸鈉被還原后的產物Fe³⁺水解生成的Fe（OH）₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質，可起到凈水的作用，Fe³⁺水解離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺；
（4）電解時陽極Fe失電子發生氧化反應，電極反應方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
（5）裝置為原電池，若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應比鐵活潑可以選擇鋅，故答案為：A．

點評 本題考查了氧化還原反應、原電池和電解池原理、物質的分離與提純等，題目難度中等，需要學生具有扎實的基礎知識與靈活運用知識解決問題的能力，注意基礎知識的掌握．