Question

【題目】研究鐵及其化合物對于工業(yè)生產(chǎn)具有重要意義．
（1）Fe2（SO4）3和明礬一樣也具有凈水作用，其凈水的原理是（用離子方程式表示）．
（2）高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種新型的水處理劑．已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差，工業(yè)上用濕法制備高鐵酸鉀的基本流程如圖1所示：
①反應(yīng)②氧化過程所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是： ， 在生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)溫度30℃以下，其原因是： ．
②反應(yīng)③中加入濃KOH溶液可析出高鐵酸鉀（K2FeO4），這說明 ．
③在提純K2FeO4中采用重結(jié)晶、過濾、洗滌、低溫烘干的方法，洗滌濾渣的方法是 ．
④若某溫度下，將Cl2通入NaOH溶液中得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合溶液，經(jīng)測定溶液中ClO﹣與ClO3﹣的物質(zhì)的量之比是1：2，則Cl2與氫氧化鈉反應(yīng)時，被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為 ．
（3）工業(yè)上還可用通過電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4 ， 其工作原理如圖2所示：陽極的電極反應(yīng)式為；其中可循環(huán)使用的物質(zhì)是 ． （填化學(xué)式）

Answer 1

【答案】
（1）Fe3++3H2O?Fe（OH）3（膠體）+3H+
（2）2Fe（OH）3+3ClO﹣+4OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O；防止生成的高鐵酸鈉發(fā)生分解；該溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小；用玻璃棒將蒸餾水引流至過濾裝置中，讓蒸餾水浸沒沉淀，使水自然流下，重復(fù)操作2～3次；11：3
（3）Fe+8OH﹣﹣6e﹣=FeO42﹣+4H2O；NaOH溶液
【解析】解：（1）三價鐵離子水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體，離子方程式為：Fe3++3H2OFe（OH）3（膠體）+3H+ ， 膠體表面積大，吸附能力強，達到凈水目的， 所以答案是：Fe3++3H2OFe（OH）3（膠體）+3H+；（2）①氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生強氧化劑次氯酸鈉，硝酸鐵水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體，次氯酸鈉將氫氧化鐵氧化成高鐵酸鈉，離子方程式為：2Fe（OH）3+3ClO﹣+4OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O；已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差，在實際生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)溫度30℃以下，其原因是防止生成的高鐵酸鈉發(fā)生分解，
所以答案是：2Fe（OH）3+3ClO﹣+4OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O；防止生成的高鐵酸鈉發(fā)生分解；②加入濃KOH溶液可析出高鐵酸鉀（K2FeO4），說明該溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小，
所以答案是：該溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度��；③洗滌濾渣的方法是，將濾渣放在過濾裝置中，用玻璃棒將蒸餾水引流至過濾裝置中，讓蒸餾水浸沒沉淀，使水自然流下，重復(fù)操作2～3 次，
所以答案是：用玻璃棒將蒸餾水引流至過濾裝置中，讓蒸餾水浸沒沉淀，使水自然流下，重復(fù)操作2～3 次；④Cl2生成ClO﹣與ClO3﹣是被氧化的過程，化合價分別由0價升高為+1價和+5價，
經(jīng)測定ClO﹣和ClO3﹣物質(zhì)的量之比為1：2，
則可設(shè)ClO﹣為1mol，ClO3﹣為2mol，被氧化的氯元素的物質(zhì)的量為：1mol+2mol=3mol，
根據(jù)化合價變化可知，反應(yīng)中失去電子的總物質(zhì)的量為：1mol×（1﹣0）+2mol×（5﹣0）=11mol，
氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)目一定相等，則該反應(yīng)中失去電子的物質(zhì)的量也是11mol，
Cl2生成KCl是被還原的過程，化合價由0價降低為﹣1價，
則被還原的Cl的物質(zhì)的量為： =11mol，
所以被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為11mol：3mol=11：3，
所以答案是：11：3；（3）陽極是鐵，故陽極上鐵放電生成FeO42﹣ ， 由于是堿性環(huán)境，故電極方程式為：Fe+8OH﹣﹣6e﹣=FeO42﹣+4H2O，
在電解時，水電離的H+在陰極放電：2H++2e﹣=H2↑，c（OH﹣）增大，Na+通過陽離子交換膜進入陰極區(qū)，使陰極區(qū)c（NaOH）增大，故NaOH可以循環(huán)使用，
所以答案是：Fe+8OH﹣﹣6e﹣=FeO42﹣+4H2O；NaOH溶液．