Question

(9分) 高鐵酸鈉(Na₂FeO₄)具有很強的氧化性，是一種新型的綠色凈水消毒劑。工業(yè)上可以通過NaClO氧化法制備Na₂FeO₄，生產過程如下：

回答下列問題：
(1)經過步驟①后，加入NaOH固體的原因是____        _____________________________
(2)步驟②反應的離子方程式是_____                            _____
(3)從溶液Ⅰ中分離出Na₂FeO₄后，還有副產品Na₂SO₄、NaCl，則步驟③中反應的離子方程式為___    
(4)將一定量的Na₂FeO₄投入到pH不同的污水中(污水中其余成分均相同)，溶液中Na₂FeO₄濃度變化如圖曲線Ⅰ、Ⅱ所示，試推測曲線I比曲線II對應的污水pH____(填“高”或“低”)。

(5)通過計算得知Na₂FeO₄的消毒效率(以單位質量得到的電子數表示)比Cl₂的_____(“高”或“低”)，用Na₂FeO₄代替Cl₂作凈水消毒劑的優(yōu)點是____                             (答出兩點即可)

Answer 1

(9分) (1)Na₂FeO₄只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在
(2)2Fe²⁺＋H₂O₂＋2H⁺=2Fe³⁺＋2H₂O    (3)2Fe³⁺＋3ClO^-＋10OH^-=2FeO₄^2-＋3Cl^-＋5H₂O
(4)高     (5)低  既能殺菌消毒又能凈水(或無毒或方便保存等)

試題分析：（1）由于Na₂FeO₄只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在，所以必須加入氫氧化鈉以生成Na₂FeO₄。
（2）雙氧水具有氧化性，能氧化亞鐵離子，反應的方程式是2Fe²⁺＋H₂O₂＋2H⁺=2Fe³⁺＋2H₂O。
（3）根據主要的反應物和生成物可知，該反應的方程式是2Fe³⁺＋3ClO^-＋10OH^-=2FeO₄^2-＋3Cl^-＋5H₂O。
（4）由于Na₂FeO₄只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在，所以溶液的堿性越強，Na₂FeO₄的含量越高，因此根據圖像可知，曲線I比曲線II對應的污水pH高。
（5）Na₂FeO₄的消毒效率是166÷3＝55.33，氯氣的消毒效率是71÷2＝35.5，所以Na₂FeO₄的消毒效率(以單位質量得到的電子數表示)比Cl₂的低。Na₂FeO₄能殺菌消毒，且其還原產物是鐵離子，而鐵離子能水解生成氫氧化鐵膠體，能吸附溶液中的懸浮物。
點評：化學工藝流程題是近年來高考中備受關注的題型，這類試題的文字量大、信息新穎、情境陌生，涉及的知識點多，綜合性強，不少考生感到解題困難。本文就這類試題的特點、類型和解題策略等問題略加分析，以幫助考生輕松應對。一、化學工藝流程題的特點及作用化學工藝流程題有以下三個方面的特點和作用:一是試題源于生產實際，以解決化學實際問題為思路進行設問，使問題情境真實，能培養(yǎng)學生理論聯系實際、學以致用的學習觀;二是試題的內容豐富，可以涉及化學基礎知識的方方面面，能有效考查考生對基礎知識的掌握情況和應用基礎知識解決實際問題的遷移推理能力;二是試題背景鮮活，題干一般較長，閱讀量大，能考查考生的閱讀能力和對資料的加工處理能力。二、化學工藝流程題的解題思路及方法化學工藝流程題的結構通常分為題頭、流程圖和問題三部分。題頭一般是簡單介紹該工藝生產的原材料和工藝生產的目的(包括副產品)，流程圖部分主要用框圖形式將原料到產品的主要生產工藝流程表示出來，問題部分主要是根據生產過程中涉及的化學知識設計系列問題。