電解高鐵酸鹽(如K
2FeO
4)是一種高效綠色氧化劑,可用于廢水和生活用水的處理.從環(huán)境保護(hù)的角度看,制備高鐵酸鹽較好的方法為電解法:Fe+2NaOH+2H
2O═Na
2FeO
4+H
2↑.
(1)采用鐵片作陽極,NaOH溶液為電解質(zhì)溶液,電解制備高鐵酸鈉,其電流效率可達(dá)到40%.寫出陽極的電極反應(yīng)式:
Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O
Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O
.
(2)鐵絲網(wǎng)電極是更理想的陽極材料,相同條件下,可將電流效率提高至70%以上,原因是
鐵絲網(wǎng)的接觸面積更大
鐵絲網(wǎng)的接觸面積更大
.研究亦發(fā)現(xiàn),鐵電極在某一電壓范圍內(nèi)會(huì)生成Fe
2O
3膜而“鈍化”,鈍化的原因用反應(yīng)式表示為
因?yàn)殍F電極上發(fā)生析氧反應(yīng)4OH--4e-═O2↑+2H2O,氧氣將鐵氧化而得到氧化鐵膜
因?yàn)殍F電極上發(fā)生析氧反應(yīng)4OH--4e-═O2↑+2H2O,氧氣將鐵氧化而得到氧化鐵膜
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(3)FeO
42-易與水反應(yīng)生成絮狀氫氧化鐵,也會(huì)影響高鐵酸鹽的產(chǎn)率.若以鐵絲網(wǎng)為陽極,在中間環(huán)節(jié)(對(duì)應(yīng)圖1中4h后)過濾掉氫氧化鐵,合成過程中FeO
42-濃度以及電流效率隨時(shí)間的變化如圖1中實(shí)線所示(圖中曲線是每隔1h測(cè)得的數(shù)據(jù)).圖中虛線部分對(duì)應(yīng)于沒有過濾氫氧化鐵而連續(xù)電解的情況.下列判斷正確的是
ACD
ACD
A.過濾掉氫氧化鐵有利于獲得較高濃度的高鐵酸鹽溶液
B.過濾掉氫氧化鐵對(duì)電流效率影響不大
C.實(shí)驗(yàn)表明氫氧化鐵的存在影響高鐵酸鹽濃度的增加
D.實(shí)驗(yàn)表明不過濾掉氫氧化鐵,6h后電流效率幾乎為0
(4)堿性條件下,高鐵酸鹽的穩(wěn)定性與溫度有關(guān)(如圖2).隨溫度升高,高鐵酸鹽產(chǎn)率先增大后減小的原因是
升溫電解一方面加快了高鐵酸鹽的生成速率,另一方面又加速FeO42-的分解
升溫電解一方面加快了高鐵酸鹽的生成速率,另一方面又加速FeO42-的分解
.
(5)人們還對(duì)用鐵的氧化物作電極制備高鐵酸鹽進(jìn)行了研究,例如以磁鐵礦多孔電極制備高鐵酸鹽,該研究方向的價(jià)值在于
BCD
BCD
A.將1mol Fe
3O
4氧化成高鐵酸鹽需10/3mol電子,可提高電流效率
B.以鐵的氧化物為電極,可以實(shí)現(xiàn)變廢(Fe
3O
4或鐵銹)為寶(高鐵酸鹽)
C.自然界幾乎沒有鐵單質(zhì),而有大量磁鐵礦,該方法的原料來源廣泛
D.磁鐵礦作為多孔電極不會(huì)出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象.