Question

10．鐵及其化合物在生產生活中具有重要的作用．
（1）Fe²⁺易被吸收，給貧血者補鐵時，應給予亞鐵鹽，某補鐵口服液中的鐵是Fe²⁺，某學生向其中加入NaOH溶液，則他應該觀察到的現象是先出現白色沉淀，白色沉淀迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色，該過程中的化學方程式為Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃；另一學生懷疑其中的Fe²⁺可能變質，為驗證他的想法，可向該口服液中加入KSCN溶液，若觀察到溶液出現紅色 的現象，則證明已經變質．
（2）高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是一種多功能、高效無毒的新型綠色水處理劑．
①工業上用FeCl₃、NaOH、NaClO在一定條件下反應制備Na₂FeO₄，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+10 OH^-+3ClO^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-．
②工業上還可用電解濃NaOH溶液的方法制Na₂FeO₄，其工作原理如圖所示：
陽極的電極反應式是Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；整個過程中可循環使用的物質是NaOH溶液．

Answer 1

分析 （1）亞鐵離子能夠與氫氧化鈉反應生成白色沉淀氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵容易被氧化，所以觀察到白色沉淀迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色，據此寫出反應的離子方程式；檢驗亞鐵離子是否變質，可以通過檢驗溶液中是否含有鐵離子進行判斷，通常使用硫氰化鉀溶液；
（2）①用FeCl₃、NaOH、NaClO在一定條件下反應制備Na₂FeO₄，氯元素化合價降低，所以生成物中有氯化鈉，原子守恒判斷產物中含有水，根據得失電子數守恒、原子守恒和電荷守恒來配平書寫離子方程式；
②依據陽極是鐵，故陽極上鐵放電生成FeO₄^2-結合堿性環境來寫出電極方程式，循環使用時參加反應過程，最后又生成的物質，根據OH^-在陽極被消耗，而在陰極會生成來分析．

解答 解：（1）某補鐵口服液中的鐵是Fe²⁺，某學生向其中加入NaOH溶液，發生了反應：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，氫氧化亞鐵在氧氣和水的作用生成氫氧化鐵，反應的化學方程式是：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃，則他應該觀察到的現象是：先出現白色沉淀，白色沉淀迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色；氫氧化亞鐵在氧氣和水的作用生成氫氧化鐵，反應的化學方程式是：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃，檢驗亞鐵離子是否變質，可以使用硫氰化鉀溶液進行檢驗，方法為：向該口服液中加入KSCN溶液，若觀察到溶液變成紅色，證明亞鐵離子已經變質，
故答案為：先出現白色沉淀，白色沉淀迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色；Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃；KSCN溶液；溶液出現紅色；
（2）①由于是用FeCl₃、NaOH、NaClO三種物質在一定條件下反應制得Na₂FeO₄，故2molFeCl₃失去6mol電子，被氧化為2molNa₂FeO₄，失去的6mol電子能被3molNaClO得到，NaClO中+1價氯元素還原為-1價，得3molCl^-，加上2molFeCl₃中的6molCl^-，一共會生成9molNaCl；反應物中有10molNaOH，根據氫原子的守恒可知，產物中會生成5molH₂O，反應的化學方程式為：2FeCl₃+10NaOH+3NaClO=2Na₂FeO₄+5H₂O+9NaCl，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+10 OH^-+3ClO^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-，
故答案為：2Fe³⁺+10 OH^-+3ClO^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-；
②陽極是鐵，故陽極上鐵放電生成FeO₄^2-，由于是堿性環境，故電極方程式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，在電解時，水電離的H⁺在陰極放電：2H⁺+2e^-=H₂↑，c（OH^-）增大，Na⁺通過陽離子交換膜進入陰極區，使陰極區c（NaOH）增大，故NaOH可以循環使用，故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；NaOH溶液．

點評 本題考查了亞鐵離子、鐵離子的檢驗方法，原電池原理和電極反應的書寫方法，涉及了離子方程式的書寫，題目難度中等，注意明確檢驗鐵離子、亞鐵離子的方法，掌握亞鐵離子與氫氧化鈉反應的離子方程式及反應現象．