Question

（15分）高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種高效多功能水處理劑，具有極強(qiáng)的氧化性。

（1）已知：4FeO42-+10H2O 4Fe(OH) 3+8OH-+3O2↑。K2FeO4在處理水的過(guò)程中所起的作用有 。

同濃度的高鐵酸鉀在pH為4.74、7.00、11.50的水溶液中最穩(wěn)定的是pH= 的溶液。

（2）高鐵酸鉀有以下幾種常見(jiàn)制備方法：

干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產(chǎn)物
濕法	強(qiáng)堿性介質(zhì)中，F(xiàn)e（NO3）3與NaClO反應(yīng)生成紫紅色高鐵酸鹽溶液
電解法	制備中間產(chǎn)物Na2FeO4，再與KOH溶液反應(yīng)

①干法制備K2FeO4的反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)___ 。

②濕法制備中，若Fe（NO3）3加入過(guò)量，在堿性介質(zhì)中K2FeO4與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成K3FeO4，此反應(yīng)的離子方程式：____ ________________。

③制備中間產(chǎn)物Na2FeO4，可采用的裝置如圖所示，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)

式為 。

（3）比亞迪雙模電動(dòng)汽車(chē)使用高鐵電池供電，其總反應(yīng)為：

3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH

放電時(shí)負(fù)極材料為_(kāi)___ ，正極反應(yīng)為：____ 。

（4） 25℃時(shí)，CaFeO4的Ksp=4.54×l0-9，若要使1000 L含有2.0×l0－4 mol·L-l K2FeO4的廢水中的c（FeO42－）有沉淀產(chǎn)生，理論上至少加入Ca（OH）2的物質(zhì)的量為_(kāi)___ mol。

 

Answer 1

(1)K2FeO4具有強(qiáng)氧化性，能夠消毒殺菌；同時(shí)FeO42－ 被還原成Fe3+，F(xiàn)e3+水解形成Fe(OH)3膠體，能夠吸附水中懸浮雜質(zhì)（2分） 11.50（2分）

（2）①3:1（2分）;② 2FeO42－＋Fe3+＋8OH－＝3FeO43－＋4H2O（2分）

③Fe+8OH－－6e─=FeO42─+4H2O（2分）

（3）Zn（1分） FeO42－+4H2O+3e－== Fe(OH)3+5OH－（2分）;（4）2.27×10-2（2分）。

【解析】

試題分析：（1）在K2FeO4中Fe的化合價(jià)為+6價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，能夠?qū)λ�進(jìn)行殺菌消毒；同時(shí)FeO42－ 被還原成Fe3+，F(xiàn)e3+水解形成Fe(OH)3膠體，表面積大吸附力強(qiáng)，能夠吸附水中懸浮雜質(zhì)，從而可以起到凈化作用；根據(jù)方程式4FeO42-+10H2O4Fe(OH) 3+8OH-+3O2↑可知增大生成物OH-的濃度，可以使平衡逆向移動(dòng)，從而可以減小FeO42-的反應(yīng)，所以應(yīng)該選擇溶液堿性強(qiáng)的pH=11.50的溶液。（2）①干法制備K2FeO4的反應(yīng)是Fe2O3+2KNO3+4KOH K2FeO4＋3KNO2+ 2H2O，在該反應(yīng)中氧化劑KNO3與還原劑Fe2O3的物質(zhì)的量之比為3:1；②濕法制備中，若Fe(NO3) 3加入過(guò)量，在堿性介質(zhì)中K2FeO4與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成K3FeO4，此反應(yīng)的離子方程式：2FeO42－＋Fe3+＋8OH－＝3FeO43－＋4H2O; ③制備中間產(chǎn)物Na2FeO4，若采用電解的方法，則陽(yáng)極Fe的電極反應(yīng)式為Fe+8OH－－6e─=FeO42─+4H2O；（3）比亞迪雙模電動(dòng)汽車(chē)使用高鐵電池供電，其總反應(yīng)為：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH。則在放電時(shí)負(fù)極材料為失去電子元素的化合價(jià)升高的物質(zhì)Zn；在正極上的反應(yīng)為：FeO42－+4H2O+3e－== Fe(OH)3+5OH－；Ksp=c(Ca2+)·c(FeO42－)≥4.54×l0-9，c(FeO42－)= 2.0×l0－4 mol/L,所以c(Ca2+)≥4.54×l0-9÷c(FeO42－)= 4.54×l0-9÷2.0×l0－4=2.27×10-5mol/L,因此n(Ca（OH）2) ≥2.27×10-5mol/L×1000L=2.27×10-2mol。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)的制取原理的方程式表示、氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算、物質(zhì)的作用及沉淀溶解平衡的知識(shí)。