Question

高鐵酸鹽（如K₂FeO₄）是一種高效綠色氧化劑，可用于廢水和生活用水的處理。從環(huán)境保護(hù)的角度看，制備高鐵酸鹽較好的方法為電化學(xué)法。

（1）電化學(xué)法制備高鐵酸鈉采用鐵片作陽(yáng)極，NaOH溶液作為電解質(zhì)溶液，其電流效率可達(dá)到40%。寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：                                            。

（2）鐵絲網(wǎng)電極是更理想的陽(yáng)極材料，相同條件下，可將電流效率提高至70%以上，原因是_______。研究亦發(fā)現(xiàn)，鐵電極在某一電壓范圍內(nèi)會(huì)生成Fe₂O₃膜而“鈍化”，原因可能是__                                 ____。

（3）FeO₄^2-易與水反應(yīng)生成絮狀氫氧化鐵，也會(huì)影響高鐵酸鹽的產(chǎn)率。若以鐵絲網(wǎng)為陽(yáng)極，在中間環(huán)節(jié)(對(duì)應(yīng)圖1中4 h后)過濾掉氫氧化鐵，合成過程中FeO₄^2-濃度以及電流效率隨時(shí)間的變化如圖1中實(shí)線所示(圖中曲線是每隔1 h測(cè)得的數(shù)據(jù))。圖中虛線部分對(duì)應(yīng)于沒有過濾氫氧化鐵而連續(xù)電解的情況。下列判斷正確的是（   ）

A．過濾掉氫氧化鐵有利于獲得較高濃度的高鐵酸鹽溶液

B．過濾掉氫氧化鐵對(duì)電流效率影響不大

C．實(shí)驗(yàn)表明氫氧化鐵的存在影響高鐵酸鹽濃度的增加

D．實(shí)驗(yàn)表明不過濾掉氫氧化鐵，6 h后電流效率幾乎為0

（4）堿性條件下，高鐵酸鹽的穩(wěn)定性與溫度有關(guān)（如圖2）。隨溫度升高，高鐵酸鹽產(chǎn)率先增大后減小的原因是                        。

（5）人們還對(duì)用鐵的氧化物作電極制備高鐵酸鹽進(jìn)行了研究，例如以磁鐵礦多孔電極制備高鐵酸鹽，該研究方向的價(jià)值在于（     ）

A．將1 mol Fe₃O₄氧化成高鐵酸鹽需10/3 mol電子，可提高電流效率

B．以低價(jià)態(tài)鐵的氧化物為電極，可以實(shí)現(xiàn)變廢(鐵銹)為寶(高鐵酸鹽)

C．自然界幾乎沒有鐵單質(zhì),而有大量磁鐵礦,該方法的原料來(lái)源廣泛

D．磁鐵礦作為多孔電極不會(huì)出現(xiàn)“鈍化”現(xiàn)象

Answer 1

（1）Fe－6e^－＋8OH^－═FeO₄^2－＋4H₂O（2分）

（2）鐵絲網(wǎng)的接觸面積更大。（2分）因?yàn)殍F電極上發(fā)生析氧反應(yīng)4OH^－－4e^－═O₂↑+2H₂O，氧氣將鐵氧化而得到氧化鐵膜。（也可以直接寫電極反應(yīng)式或綜合式：6OH^－－6e^－+2Fe=Fe₂O₃+3H₂O）（2分）

（3）ACD（2分，對(duì)1—2個(gè)給1分，全對(duì)得2分，錯(cuò)1個(gè)即不給分）

（4）升溫電解一方面加快了高鐵酸鹽的生成速率，另一方面又加速FeO₄^2-的分解，10~20℃生成為主要因素，20℃以后分解為主要因素。（2分）

（5）BCD（2分，對(duì)1—2個(gè)給1分，全對(duì)得2分，錯(cuò)1個(gè)即不給分）

解析: