Question

4．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)上可以通過次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉，生產(chǎn)過程如圖1：
回答下列問題：
（1）經(jīng)過步驟①后，加入NaOH固體的原因是Na₂FeO₄只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在，所以加入氫氧化鈉可以調(diào)節(jié)溶液顯堿性．
（2）步驟②反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（3）從溶液Ⅰ中分離出Na₂FeO₄后，還有副產(chǎn)品Na₂SO₄、NaCl，則步驟③中反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（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2曲線Ⅰ、Ⅱ所示，試推測曲線I比曲線II對應(yīng)的污水pH值高（填“高”或“低”）．
（5）可用滴定分析法測定Na₂FeO₄的純度，已知：
FeO₄^2-+CrO₂^-+2H₂O═CrO₄^2-+Fe（OH）₃↓+OH^-
2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O
Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
現(xiàn)稱量2.28g高鐵酸鈉粗樣品溶解，加入足量KCrO₂充分反應(yīng)后過濾，將濾液定容于250ml容量瓶，每次取25ml定容后的溶液，加入稀硫酸進(jìn)行酸化，再用0.100mol/L的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定三次，每次消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積分別為28.36ml，29.98ml，30.02ml．則：
①上述樣品中高鐵酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為86.8%．
②若到達(dá)滴定終點時仰視讀數(shù)，將導(dǎo)致所測定的樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大（偏大、偏小、不變）

Answer 1

分析 （1）依據(jù)氫氧化鈉是強堿，高鐵酸鈉在堿性溶液中穩(wěn)定存在分析；加入氫氧化鈉可以調(diào)節(jié)溶液顯堿性，易生成高鐵酸鈉；
（2）依據(jù)流程分析判斷，步驟②是加入過氧化氫在酸性溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子的過程，依據(jù)電子守恒、電荷守恒和原子守恒反應(yīng)的離子方程式；
（3）堿溶液中次氯酸根離子氧化鐵離子為高鐵酸根離子，反應(yīng)的離子方程式依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和原子守恒配平得到；
（4）依據(jù)高鐵酸根離子發(fā)生的還原反應(yīng)分析判斷；
（5）①根據(jù)每次消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積可知，第一次體積與另外兩次的數(shù)據(jù)偏差較大，應(yīng)舍去，所以消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)液的平均體積為30.00mL，根據(jù)反應(yīng)FeO₄^2-+CrO₂^-+2H₂O═CrO₄^2-+Fe（OH）₃↓+OH^-、2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O、Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O可知：2FeO₄^2-～～～～6Fe²⁺，根據(jù)關(guān)系式計算出K₂FeO₄的物質(zhì)的量和質(zhì)量，再計算質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②滴定終點時仰視讀數(shù)，讀出的標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏大，據(jù)此判斷．

解答 解：（1）步驟①是制備次氯酸鈉的過程，加入氫氧化鈉目的是調(diào)節(jié)溶液顯堿性，因為Na₂FeO₄只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在，
故答案為：Na₂FeO₄只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在，所以加入氫氧化鈉可以調(diào)節(jié)溶液顯堿性；
（2）步驟②是加入過氧化氫在酸性溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子的過程，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（3）反應(yīng)③是堿溶液中次氯酸根離子氧化鐵離子為高鐵酸根離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）依據(jù)高鐵酸鈉在堿性溶液中穩(wěn)定存在，發(fā)生的反應(yīng)為：FeO₄^2-+3e^-+4H₂O?Fe（OH）₃+5OH^-，污水的pH越高平衡逆向進(jìn)行，pH越小平衡正向進(jìn)行，依據(jù)圖象分析Ⅱ先達(dá)到平衡需要的時間短，反應(yīng)速率快，說明污水pH小，曲線Ⅰ比曲線Ⅱ?qū)��?yīng)的污水的pH高，
故答案為：高；
（5）①根據(jù)每次消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積可知，第一次體積與另外兩次的數(shù)據(jù)偏差較大，應(yīng)舍去，所以消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)液的平均體積為30.00mL，根據(jù)反應(yīng)FeO₄^2-+CrO₂^-+2H₂O═CrO₄^2-+Fe（OH）₃↓+OH^-、2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂O、Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O可知：
 2FeO₄^2-～～～～6Fe²⁺，
 1mol         3mol
 n        0.1000mol/L×0.0300L          則n=1.00×10^-3mol，
所以樣品中高鐵酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{1.00×1{0}^{-3}×\frac{250}{25}×198}{2.28}$×100%=86.8%；
故答案為：86.8%；
②滴定終點時仰視讀數(shù)，讀出的標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏大，將導(dǎo)致所測定的樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大，
故答案為：偏大．

點評 本題考查了物質(zhì)制備實驗流程的分析判斷，主要是物質(zhì)性質(zhì)，題干信息的應(yīng)用，離子方程式的書寫是解題關(guān)鍵，題目難度中等．