Question

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）Na₂FeO₄中鐵元素的化合價(jià)是

 

價(jià)，Na₂FeO₄具有較強(qiáng)的

 

（填“氧化性”或“還原性”）．
（2）用Na₂FeO₄給水消毒、殺菌時(shí)得到的Fe³⁺可以凈水，F(xiàn)e³⁺凈水原因是

 

（用離子方程式表示）．
（3）工業(yè)上可用FeCl₃、NaOH、NaClO三種物質(zhì)在一定條件下反應(yīng)制得Na₂FeO₄，完成下列化學(xué)方程式：
2FeCl₃+10NaOH+3NaClO=2

 

+5

 

+9

 

．
（4）工業(yè)上還可用電解濃NaOH溶液的方法制Na₂FeO₄．
①若電解所需的濃NaOH溶液為16mol/L，則在實(shí)驗(yàn)室配制500mL該濃度的溶液需NaOH

 

g，配制過程所需玻璃儀器是

 

．
②電解濃NaOH溶液制備Na₂FeO₄，其工作原理如圖所示：陽極的電極反應(yīng)式是

 

；可循環(huán)使用的物質(zhì)是

 

，理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,氧化還原反應(yīng)

專題：

分析：（1）根據(jù)化合價(jià)的代數(shù)和為0來進(jìn)行分析；+6價(jià)的鐵是鐵元素的最高價(jià)態(tài)，有很強(qiáng)的氧化性；
（2）Fe³⁺水解產(chǎn)生的Fe（OH）₃膠體可以吸附水中懸浮物并凝聚沉降，據(jù)此寫出離子方程式；
（3）根據(jù)得失電子數(shù)守恒和質(zhì)量守恒來分析；
（4）①根據(jù)n=CV和m=nM來計(jì)算；根據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液的步驟是計(jì)算、稱量、溶解、移液、洗滌、定容、搖勻來選擇使用的儀器；
②依據(jù)陽極是鐵，故陽極上鐵放電生成FeO₄^2-結(jié)合堿性環(huán)境來寫出電極方程式；根據(jù)OH^-在陽極被消耗，而在陰極會(huì)生成來分析；

解答： 解：（1）化合物中化合價(jià)的代數(shù)和為0，Na₂FeO₄中鈉元素為+1價(jià)，氧元素為-2價(jià)，故鐵元素為+6價(jià)；+6價(jià)的鐵是鐵元素的最高價(jià)態(tài)，有很強(qiáng)的氧化性；故答案為：+6；氧化性；
（2）Fe³⁺是弱堿陽離子，能結(jié)合水電離出的氫氧根生成Fe（OH）₃膠體，可以吸附水中懸浮物并凝聚沉降，據(jù)此寫出離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；
（3）由于是用FeCl₃、NaOH、NaClO三種物質(zhì)在一定條件下反應(yīng)制得Na₂FeO₄，故2mol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(jià)氯元素還原為-1價(jià)，得3molCl^-，加上2molFeCl₃中的6molCl^-，一共會(huì)生成9molNaCl；反應(yīng)物中有10molNaOH，根據(jù)氫原子的守恒可知，產(chǎn)物中會(huì)生成5molH₂O，故答案為：Na₂FeO₄；H₂O；NaCl；
（4）①所需的NaOH的物質(zhì)的量n=CV=16mol/L×0.5L=8mol，質(zhì)量m=nM=8mol×40g/mol=320.0g；根據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液的步驟是計(jì)算、稱量、溶解、移液、洗滌、定容、搖勻可知所需的儀器為天平、燒杯、玻璃棒、500mL容量瓶、膠頭滴管，其中玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、500mL容量瓶、膠頭滴管，故答案為：320.0g，燒杯、玻璃棒、500mL容量瓶、膠頭滴管；
②陽極是鐵，故陽極上鐵放電生成FeO₄^2-，由于是堿性環(huán)境，故電極方程式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；在電解時(shí)，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(jìn)入陰極區(qū)，使陰極區(qū)c（NaOH）增大，故NaOH可以循環(huán)使用，故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；NaOH溶液；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(jìn)入陰極區(qū)，使陰極區(qū)c（NaOH）增大，故NaOH可以循環(huán)使用．

點(diǎn)評：本題考查了Na₂FeO₄的凈水原理以及氧化還原反應(yīng)的配平、溶液的配制以及電極反應(yīng)的書寫，Na₂FeO₄的凈水是�？键c(diǎn)，應(yīng)注意歸納總結(jié)．