Question

17．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型、高效、多功能水處理劑，無二次污染的綠色水處理劑．工業上是先制得高鐵酸鈉，然后在低溫下，在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和就可析出高鐵酸鉀．制備方法有：①濕法：次氯酸鹽氧化法 ②干法：高溫過氧化物法．
（1）濕法制備的主要反應方程為，Fe（OH）₃+NaClO+NaOH→Na₂FeO₄+NaCl+H₂O，配平上述反應化學方程式．
（2）干法制備中牽涉到的物質有：FeSO₄、Na₂FeO₄、Na₂SO₄、Na₂O₂，發生氧化反應的過程是：FeSO₄→Na₂FeO₄
（3）制備相同質量Na₂FeO₄時轉移的電子數，濕法制備干法備＜（填“＞”“＜”或“=”）．
（4）若將濕法制備的化學反應設計成原電池，則在正極生成的離子是Cl^-（填離子符號），檢驗此離子常用的試劑組是AgNO₃和稀HNO₃
（5）NaClO是家用“84”消毒液的有效成分，請用化學方程式說明其家用工作原理：NaClO+CO₂+H₂O=NaHCO₃+HClO；若該反應中的兩種鈉鹽的濃度相同，寫出兩種陰離子的濃度大小關系：[ClO^-]＜[HCO₃^-]．

Answer 1

分析 （1）在反應Fe（OH）₃+NaClO+NaOH→Na₂FeO₄+NaCl+H₂O中，鐵從+3價升為+6價，氯從+1價降為-1價，根據電子得失守恒及元素守恒配平化學方程式；
（2）干法制備中：FeSO₄被氧化成Na₂FeO₄；
（3）干法中發生反應2FeSO₄+6Na₂O₂=2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，每生成2molNa₂FeO₄，轉移電子數=化合價升高數=化合價降低數=10mol，所以每生成1molNa₂FeO₄共轉移5mol電子，濕法制備的過程中Fe（OH）₃→Na₂FeO₄，所以每生成1molNa₂FeO₄共轉移3mol電子；
（4）在原電池中正極是氧化劑發生還原反應，結合氧化還原的方程式可判斷正極產生的離子，檢驗氯離子通常用硝酸酸化的硝酸銀；
（5）NaClO與空氣中的二氧化碳反應產生次氯酸，次氯酸有強氧化性，能殺菌消毒，由于碳酸的酸性強于次氯酸，所以次氯酸根離子的水解程度大于碳酸氫根離子，據此答題．

解答 解：（1）在反應Fe（OH）₃+NaClO+NaOH→Na₂FeO₄+NaCl+H₂O中，鐵從+3價升為+6價，氯從+1價降為-1價，反應的化學方程式為2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH=2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O，
故答案為：2、3、4、2、3、5；
（2）干法制備中：FeSO₄中鐵為+2價，Na₂FeO₄中鐵為+6價，所以FeSO₄被氧化成Na₂FeO₄，發生氧化反應的過程是 FeSO₄→Na₂FeO₄，
故答案為：FeSO₄→Na₂FeO₄；
（3）干法中發生反應2FeSO₄+6Na₂O₂=2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，每生成2molNa₂FeO₄，轉移電子數=化合價升高數=化合價降低數=10mol，所以每生成1molNa₂FeO₄共轉移5mol電子，濕法制備的過程中Fe（OH）₃→Na₂FeO₄，所以每生成1molNa₂FeO₄共轉移3mol電子，所以制備相同質量Na₂FeO₄時轉移的電子數，濕法制備＜干法制備，
故答案為：＜；
（4）在原電池中正極是氧化劑發生還原反應，根據氧化還原的方程式2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH=2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O 可知，次氯酸根在正極發生還原反應生成了氯離子，檢驗氯離子通常用硝酸酸化的硝酸銀，
故答案為：Cl^-；AgNO₃和稀 HNO₃；
（5）NaClO與空氣中的二氧化碳反應產生次氯酸，次氯酸有強氧化性，能殺菌消毒，反應的方程式為NaClO+CO₂+H₂O=NaHCO₃+HClO，由于碳酸的酸性強于次氯酸，次氯酸根離子的水解程度大于碳酸氫根離子，所以在等濃度的次氯酸鈉和碳酸氫鈉溶液中）[ClO^-]＜[HCO₃^-]，
故答案為：NaClO+CO₂+H₂O=NaHCO₃+HClO；[ClO^-]；[HCO₃^-]．

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．