Question

17．（1）FeCl₃具有凈水作用，但腐蝕設備，F(xiàn)eCl₃溶液腐蝕鋼鐵設備，除H⁺作用外，另一主要原因是（用離子方程式表示）2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．
（2）為節(jié)約成本，工業(yè)上用NaClO₃氧化酸性FeCl₂廢液得到FeCl₃，完成NaClO₃氧化FeCl₂的離子方程式：
□ClO₃^-+□Fe²⁺+□6H⁺=□Cl^-+□Fe³⁺+□3H₂O．
（3）高鐵酸鉀是一種氧化、吸附、絮凝、助凝、殺菌、除臭為一體的新型高效多功能綠色水處理劑，具有良好的應用前景．其生產(chǎn)工藝如圖1所示

①實驗室模擬工業(yè)流程中過濾操作用到的主要玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒．
②在“反應液Ⅰ”中加KOH固體的目的有兩個，a是與“反應液Ⅰ”中過量的Cl₂繼續(xù)反應，生成更多的KClO，b是為下一步反應提供反應物；
③用K₂FeO₄給水消毒、殺菌時得到的Fe³⁺可以凈水，F(xiàn)e³⁺凈水的原因是Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺（用離子方程式表示）．
（4）從環(huán)境保護的角度看，制備K₂Fe₂O₄較好的方法為電解法，其裝置如圖2所示．電解過程中陽極電極反應式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O．
（5）鋼鐵腐蝕造成很大損失，有資料顯示，全世界每年由于腐蝕而造成報廢的鋼鐵高達總產(chǎn)量的三分之一．防止鋼鐵腐蝕有很多措施，用圖3裝置放置鋼鐵腐蝕（燒杯中均有食鹽水），X極的電極材料應是A（填字母）．
A．鋅 B．銅 C．銀 D．石墨．

Answer 1

分析 （1）鋼鐵設備中的Fe會與鐵離子反應生成亞鐵離子；
（2）氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價從+5價降低到-1價，得到6個電子，而Fe元素的化合價從+2價升高到+3價，失去1個電子，根據(jù)得失電子守恒，則氯酸根離子的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，則鐵離子的系數(shù)也是6，氯離子的系數(shù)是1，根據(jù)電荷守恒，則氫離子的系數(shù)是6，水的系數(shù)是3；
（3）足量Cl₂通入和KOH溶液中，溫度低時發(fā)生反應Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應，且將溶液轉(zhuǎn)化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，發(fā)生反應2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，純化得到濕產(chǎn)品，將濕產(chǎn)品洗滌、干燥得到晶體K₂FeO₄．
①根據(jù)過濾的操作步驟分析所用儀器，玻璃儀器有漏斗、燒杯和玻璃棒；
②KOH和氯氣反應生成KClO，除去未反應的氯氣，且只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子；
③Fe³⁺水解生成的Fe（OH）₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì)，可起到凈水的作用；
（4）電解時陽極Fe失電子發(fā)生氧化反應，電極反應方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
（5）裝置為原電池，若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應比鐵活潑．

解答 解：（1）鐵離子具有氧化性，鋼鐵設備中的Fe會與鐵離子反應生成亞鐵離子，離子方程式是：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（2）氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價從+5價降低到-1價，得到6個電子，而Fe元素的化合價從+2價升高到+3價，失去1個電子，根據(jù)得失電子守恒，則氯酸根離子的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，則鐵離子的系數(shù)也是6，氯離子的系數(shù)是1，根據(jù)電荷守恒，則氫離子的系數(shù)是6，水的系數(shù)是3，配平后離子方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：1；6；6H⁺；1；6；3H₂O；
（3）①過濾，玻璃儀器有漏斗作過濾器，燒杯盛放待過濾液、和過濾液，玻璃棒作用為引流，
故答案為：漏斗、燒杯、玻璃棒；
②KOH和氯氣反應生成KClO，除去未反應的氯氣，且只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，所以加入KOH的目的是除去氯氣且使溶液為后一步反應提供堿性，
故答案為：為下一步反應提供反應物；
③鐵酸鈉被還原后的產(chǎn)物Fe³⁺水解生成的Fe（OH）₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì)，可起到凈水的作用，F(xiàn)e³⁺水解離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺；
（4）電解時陽極Fe失電子發(fā)生氧化反應，電極反應方程式為Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe+8OH^--6e^-═FeO₄^2-+4H₂O；
（5）裝置為原電池，若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應比鐵活潑可以選擇鋅，故答案為：A．

點評 本題考查了氧化還原反應、原電池和電解池原理、物質(zhì)的分離與提純等，題目難度中等，需要學生具有扎實的基礎知識與靈活運用知識解決問題的能力，注意基礎知識的掌握．