Question

高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有很強的氧化性，是一種新型的高效水處理劑．

（1）高鐵酸鉀具有強氧化性的原因是

 

．
（2）高鐵酸鉀是一種理想的水處理劑，其處理水的原理為

 

，

 

．
（3）制備K₂FeO₄可以采用干式氧化法或濕式氧化法．
①干式氧化的初始反應是2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，該反應中每生成2mol Na₂FeO₄時轉移電子

 

mol．
②濕式氧化法的流程如圖：

上述流程中制備Na₂FeO₄的化學方程式是

 

．
（4）高鐵電池是正在研制中的可充電電池，圖2為該電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出的高鐵電池的優(yōu)點有

 

、

 

．
（5）探究高鐵酸鉀的某種性質．
【實驗1】將適量K₂FeO₄固體分別溶解于pH為 4.74、7.00、11.50的水溶液中，配得FeO₄^2-濃度為1.0mmol?L^-1（1mmol?L^-1=10^-3mol?L^-1）的試樣，靜置，考察不同初始pH的水溶液對K₂FeO₄某種性質的影響，結果見圖2（注：800min后，三種溶液中高鐵酸鉀的濃度不再改變）．
【實驗2】將適量K₂FeO₄溶解于pH=4.74的水溶液中，配制成FeO₄^2-濃度為0mmol?L^-1的試樣，將試樣分別置于 20℃、30℃、40℃和60℃的恒溫水浴中，考察不同溫度對K₂FeO₄某種性質的影響，結果見圖2．則
①實驗1的目的是

 

；
②實驗2可得出的結論是

 

；
③高鐵酸鉀在水中的反應為4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．由圖1可知，800min時，pH=11.50的溶液中高鐵酸鉀最終濃度比pH=4.74的溶液中高，主要原因是

 

．

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,化學電源新型電池

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）高鐵酸鉀中的鐵是正6價，處于高價態(tài)，具有強氧性；
（2）高鐵酸鉀是具有強氧性，還原產物鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，吸附雜質的作用；
（3）①2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，6molNa₂O₂中12mol的負一價氧，2mol的有變成0價，還有10mol變成-2價，而鐵是正2價變?yōu)檎?價，所以每生成2mol Na₂FeO₄時轉移電子10mol；
②Fe（NO₃）₃被NaClO氧化成Na₂FeO₄；
（4）高鐵電池由圖2為該電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出的高鐵電池的優(yōu)點有放電時間長，工作電壓穩(wěn)定等優(yōu)點；
（5）①在其它條件相同的情況下研究在FeO₄^2-不同PH溶液中的穩(wěn)定性；
②研究溫度改變，F(xiàn)eO₄^2-的穩(wěn)定性；
③用平衡移動的原理解釋．

解答： 解：（1）高鐵酸鉀中的鐵是正6價，處于高價態(tài)，具有強氧性，故答案為：其中的鐵元素為+6價，易得電子；
（2）高鐵酸鉀是具有強氧性，還原產物鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，吸附雜質的作用，故答案為：高鐵酸鉀有強氧化性，能殺菌消毒；產生的Fe（OH）₃有吸附性，有絮凝作用；
（3）①2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，6molNa₂O₂中12mol的負一價氧，2mol的有變成0價，還有10mol變成-2價，而鐵是正2價變?yōu)檎?價，所以每生成2mol Na₂FeO₄時轉移電子10mol，故答案為：10；
②Fe（NO₃）₃被NaClO氧化成Na₂FeO₄，故答案為：2Fe（NO₃）₃+3NaClO+10NaOH=2Na₂FeO₄+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O；
（4）高鐵電池由圖2為該電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出的高鐵電池的優(yōu)點有放電時間長，工作電壓穩(wěn)定等優(yōu)點，
故答案為：放電時間長；工作電壓穩(wěn)定；
（5）①在其它條件相同的情況下研究在FeO₄^2-不同PH溶液中的穩(wěn)定性，故答案為：研究在FeO₄^2-不同PH溶液中的穩(wěn)定性（或反應的速率）；
②研究溫度改變，F(xiàn)eO₄^2-的穩(wěn)定性，故答案為：溫度越高，F(xiàn)eO₄^2-越不穩(wěn)定（或與水反應的速率越快）；
③用平衡移動的原理解釋，pH=11.50的溶液中OH^-離子濃度大，使平衡向左移動，故答案為：pH=11.50的溶液中OH^-離子濃度大，使平衡向左移動．

點評：本題考查元素化合物知識結合化學反應的速率以及平衡的移動等知識的綜合考查，難度大，學生不容易接受．