Question

6．高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）具有很強(qiáng)的氧化性，是一種綠色消毒凈水劑，只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在．
下列是通過次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉并探究其性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，步驟如下：
I．制備高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）
（1）制備NaC1O溶液
已知：3C1₂+6NaOH $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5NaC1+NaC1O₃+3H₂O
①圖甲裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是C1₂+2OH^-=C1^-+C1O^-+H₂O，
為防止產(chǎn)生NaC1O₃，除攪拌和混入N₂稀釋外，還應(yīng)采取的措施是將甲置于冷（或冰）水浴中．
②已知實(shí)驗(yàn)室制取Cl₂的原理是MnO₂+4HC1（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnC1₂+C1₂↑+2H₂O．選擇圖乙中部分裝置與圖甲裝置組合成一套制備NaC1O的裝置，應(yīng)選擇的裝置有bedf （填字母）．

（2）制備Fe₂（SO₄）₃：向硫酸酸化的FeSO₄溶液中加入H₂O₂溶液，可能觀察到的現(xiàn)象是溶液變黃，F(xiàn)eSO₄與H₂O₂反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是1：2．
（3）制備Na₂FeO₄：將Fe₂（SO₄）₃溶液加入到NaOH與NaC1O的混合溶液中，其反應(yīng)的離子方程式是3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
Ⅱ．高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）的性質(zhì)
（4）已知：污水1的pH高于污水2的pH，污水中其余成分相同．將等量的Na₂FeO₄投入到污水1和污水2中，則Na₂FeO₄的濃度在污水2 （填“污水1”或“污水2”）中降低的速率快．
（5）請解釋Na₂FeO₄消毒后能凈化水的原因高鐵酸鈉消毒還原產(chǎn)生鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附性；Na₂FeO₄ （摩爾質(zhì)量是166g/mol）的消毒效率（以單位質(zhì)量得到的電子數(shù)表示）是Cl₂的0.64倍（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）①圖甲裝置A的反應(yīng)為C1₂+2NaOH=NaC1+NaC1O+H₂O，鈉離子不參與反應(yīng)，離子方程式為：C1₂+2OH^-=C1^-+C1O^-+H₂O，防止溫度較高生成NaC1O₃，要求反應(yīng)溫度較低；
②根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行的條件和含有的雜質(zhì)選擇除雜干燥裝置分析；
（2）雙氧水將亞鐵離子氧化為黃色的鐵離子，寫方程知氧化劑與還原劑之比；
（3）將Fe₂（SO₄）₃溶液加入到NaOH與NaC1O的混合溶液中，生成Na₂FeO₄，可知鐵元素化合價(jià)升高被氧化，次氯酸鈉氧化鐵元素，則次氯酸鈉被還原為氯離子，寫方程式；
（4）高鐵酸根在強(qiáng)堿性介質(zhì)中穩(wěn)定存在，但在酸性介質(zhì)與水中水解生成三價(jià)鐵，三價(jià)鐵離子凈水，酸性有利于其水解凈水；
（5）高鐵酸鈉效度還原產(chǎn)生鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附性；計(jì)算相同質(zhì)量的高鐵酸鈉與氯氣轉(zhuǎn)移的電子數(shù)可得．

解答 解：（1））①圖甲裝置A的反應(yīng)為C1₂+2NaOH=NaC1+NaC1O+H₂O，鈉離子不參與反應(yīng)，離子方程式為：C1₂+2OH^-=C1^-+C1O^-+H₂O，又已知：3C1₂+6NaOH $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5NaC1+NaC1O₃+3H₂O，防止溫度較高生成NaC1O₃，要求反應(yīng)溫度較低，則應(yīng)將甲置于冷（或冰）水浴中；
故答案為：C1₂+2OH^-=C1^-+C1O^-+H₂O；將甲置于冷（或冰）水浴中；
②反應(yīng)需要加熱，故選擇b，氯氣中混有氯化氫氣體，故用飽和食鹽水除氯化氫，有f，氯氣與氮?dú)饣旌鲜占�裝置有c，氯氣污染環(huán)境，需進(jìn)行吸收，有d；
故答案為：bcdf；
（2）向硫酸酸化的FeSO₄溶液中加入H₂O₂溶液，發(fā)生的反應(yīng)為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，鐵離子的溶液顯黃色；雙氧水為氧化劑，亞鐵離子為還原劑，故氧化劑與還原劑之比為1：2；
故答案為：溶液變黃；1：2；
（3）已知：（3）將Fe₂（SO₄）₃溶液加入到NaOH與NaC1O的混合溶液中，生成Na₂FeO₄，可知鐵元素化合價(jià)升高被氧化，次氯酸鈉氧化鐵元素，則次氯酸鈉被還原為氯離子，結(jié)合堿性環(huán)境，發(fā)生的離子方程式為：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）高鐵酸根在強(qiáng)堿性介質(zhì)中穩(wěn)定存在，但在酸性介質(zhì)與水中水解生成三價(jià)鐵水解凈水，酸性有利于其水解凈水，污水2的酸性稍大，故污水2中高鐵酸鈉濃度降低較快；
故答案為：污水2；
（5）高鐵酸鈉消毒還原產(chǎn)生鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附性，可凈水；
假設(shè)1mol高鐵酸鈉，則其質(zhì)量為166g，則氯氣也為166g，
根據(jù)：Na₂FeO₄～Fe³⁺～3e^-，則高鐵酸鈉轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3mol，
根據(jù)Cl₂～2Cl^-～2e^-，
      71g          2mol
     166g→$\frac{166g×2mol}{71g}$=4.67mol，則Na₂FeO₄ 的消毒效率是Cl₂的$\frac{3mol}{4.67mol}$=0.64；
故答案為：高鐵酸鈉消毒還原產(chǎn)生鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附性；0.64．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)的制備與檢驗(yàn)，涉及方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)條件的控制、計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，題目難度較大，注意對題目信息的提�。�