Question

6．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑，比Cl₂、O₂、ClO₂、KMnO₄氧化性更強(qiáng)，無二次污染，工業(yè)上是先制得高鐵酸鈉，然后在低溫下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和，使高鐵酸鉀析出．
（1）干法制備高鐵酸鉀的主要反應(yīng)為2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑
①該反應(yīng)中的氧化劑是Na₂O₂，還原劑是Na₂O₂和FeSO₄，每生成1mol Na₂FeO₄轉(zhuǎn)移5mol電子．
②簡要說明K₂FeO₄作為水處理劑時(shí)所起的作用高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒，所起作用的原因消毒過程中自身被還原為Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺水解生成Fe（OH）₃膠體能吸附水中懸浮雜質(zhì)而沉降．
（2）濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的反應(yīng)體系中有六種微粒：Fe（OH）₃、ClO^-、OH^-、FeO${\;}_{4}^{2-}$、Cl^-、H₂O．
①寫出并配平濕法制高鐵酸鉀的離子反應(yīng)方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeQUOTE+3Cl^-+5H₂O．
②每生成1mol FeO${\;}_{4}^{2-}$轉(zhuǎn)移3mol電子，若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.3mol電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為0.15mol．
③低溫下，在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀（K₂FeO₄），說明什么問題該溫度下K₂FeO₄比Na₂FeO₄的溶解度小．

Answer 1

分析 （1）①2FeSO₄+6Na₂O₂═2NaFeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑中Fe、O元素的化合價(jià)升高，O元素的化合價(jià)降低，由化合價(jià)的變化計(jì)算轉(zhuǎn)移的電子數(shù)；
②K₂FeO₄中Fe元素的化合價(jià)為+6價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，且還原產(chǎn)物鐵離子能水解；
（2）濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）時(shí)，F(xiàn)e（OH）₃失電子被氧化生成K₂FeO₄，則C1O^-作氧化劑被還原生成C1^-，氫氧化鐵必須在堿性條件下存在，所以該反應(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行，再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒配平方程式；
②根據(jù)化合價(jià)變化和電子轉(zhuǎn)移情況來計(jì)算；
③至飽和可析出高鐵酸鉀，與溶解度有關(guān)根據(jù)高鐵酸鉀與高鐵酸鈉的溶解度來分析．

解答 解：（1）①反應(yīng)中Fe顏色化合價(jià)由+2價(jià)升高為+6價(jià)，被氧化，F(xiàn)eSO₄為還原劑，過氧化鈉中O元素的化合價(jià)由-1價(jià)降低為-2價(jià)，由-1價(jià)升高為0，過氧化鈉既是氧化劑也是還原劑，由方程式可知，鎂生成2molNa₂FeO₄，有6molNa₂O₂參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移10mol電子，則每生成1molNa₂FeO₄轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為5mol，
故答案為：Na₂O₂；FeSO₄和Na₂O₂；5；
②K₂FeO₄中Fe元素的化合價(jià)為+6價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，且還原產(chǎn)物鐵離子能水解氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附性能吸附除去水中的懸浮雜質(zhì)，
故答案為：高鐵酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒；消毒過程中自身被還原為Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺水解生成Fe（OH）₃膠體能吸附水中懸浮雜質(zhì)而沉降；
（2）①濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）時(shí)，F(xiàn)e（OH）₃失電子被氧化生成K₂FeO₄，F(xiàn)e的化合價(jià)升高了3價(jià)，C1O^-作氧化劑被還原生成C1^-，氯元素的價(jià)態(tài)降了2價(jià)，根據(jù)電子守恒，得到鐵元素物質(zhì)前邊系數(shù)是2，Cl的前邊系數(shù)是3，氫氧化鐵必須在堿性條件下存在，所以該反應(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行，該離子反應(yīng)為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
②反應(yīng)2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O中轉(zhuǎn)移電子是6mol，生成2mol2FeO₄^2-，每生成1mol2FeO₄^2-轉(zhuǎn)移3mol電子，若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.3mol電子，則還原產(chǎn)物氯離子的物質(zhì)的量為0.15mol，故答案為：3；0.15；
③低溫下，在在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀（K₂FeO₄），可知該溫度下高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小，
故答案為：該溫度下K₂FeO₄比Na₂FeO₄的溶解度�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)，為高頻考點(diǎn)，把握習(xí)題中的信息及反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，題目難度不大．