Question

10．鐵及其化合物在生產(chǎn)生活中具有重要的作用．
（1）Fe²⁺易被吸收，給貧血者補(bǔ)鐵時(shí)，應(yīng)給予亞鐵鹽，某補(bǔ)鐵口服液中的鐵是Fe²⁺，某學(xué)生向其中加入NaOH溶液，則他應(yīng)該觀察到的現(xiàn)象是先出現(xiàn)白色沉淀，白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色，該過(guò)程中的化學(xué)方程式為Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃；另一學(xué)生懷疑其中的Fe²⁺可能變質(zhì)，為驗(yàn)證他的想法，可向該口服液中加入KSCN溶液，若觀察到溶液出現(xiàn)紅色 的現(xiàn)象，則證明已經(jīng)變質(zhì)．
（2）高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是一種多功能、高效無(wú)毒的新型綠色水處理劑．
①工業(yè)上用FeCl₃、NaOH、NaClO在一定條件下反應(yīng)制備Na₂FeO₄，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+10 OH^-+3ClO^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-．
②工業(yè)上還可用電解濃NaOH溶液的方法制Na₂FeO₄，其工作原理如圖所示：
陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；整個(gè)過(guò)程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是NaOH溶液．

Answer 1

分析 （1）亞鐵離子能夠與氫氧化鈉反應(yīng)生成白色沉淀氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵容易被氧化，所以觀察到白色沉淀迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；檢驗(yàn)亞鐵離子是否變質(zhì)，可以通過(guò)檢驗(yàn)溶液中是否含有鐵離子進(jìn)行判斷，通常使用硫氰化鉀溶液；
（2）①用FeCl₃、NaOH、NaClO在一定條件下反應(yīng)制備Na₂FeO₄，氯元素化合價(jià)降低，所以生成物中有氯化鈉，原子守恒判斷產(chǎn)物中含有水，根據(jù)得失電子數(shù)守恒、原子守恒和電荷守恒來(lái)配平書寫離子方程式；
②依據(jù)陽(yáng)極是鐵，故陽(yáng)極上鐵放電生成FeO₄^2-結(jié)合堿性環(huán)境來(lái)寫出電極方程式，循環(huán)使用時(shí)參加反應(yīng)過(guò)程，最后又生成的物質(zhì)，根據(jù)OH^-在陽(yáng)極被消耗，而在陰極會(huì)生成來(lái)分析．

解答 解：（1）某補(bǔ)鐵口服液中的鐵是Fe²⁺，某學(xué)生向其中加入NaOH溶液，發(fā)生了反應(yīng)：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，氫氧化亞鐵在氧氣和水的作用生成氫氧化鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃，則他應(yīng)該觀察到的現(xiàn)象是：先出現(xiàn)白色沉淀，白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色；氫氧化亞鐵在氧氣和水的作用生成氫氧化鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃，檢驗(yàn)亞鐵離子是否變質(zhì)，可以使用硫氰化鉀溶液進(jìn)行檢驗(yàn)，方法為：向該口服液中加入KSCN溶液，若觀察到溶液變成紅色，證明亞鐵離子已經(jīng)變質(zhì)，
故答案為：先出現(xiàn)白色沉淀，白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色；Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃；KSCN溶液；溶液出現(xiàn)紅色；
（2）①由于是用FeCl₃、NaOH、NaClO三種物質(zhì)在一定條件下反應(yīng)制得Na₂FeO₄，故2molFeCl₃失去6mol電子，被氧化為2molNa₂FeO₄，失去的6mol電子能被3molNaClO得到，NaClO中+1價(jià)氯元素還原為-1價(jià)，得3molCl^-，加上2molFeCl₃中的6molCl^-，一共會(huì)生成9molNaCl；反應(yīng)物中有10molNaOH，根據(jù)氫原子的守恒可知，產(chǎn)物中會(huì)生成5molH₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2FeCl₃+10NaOH+3NaClO=2Na₂FeO₄+5H₂O+9NaCl，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+10 OH^-+3ClO^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-，
故答案為：2Fe³⁺+10 OH^-+3ClO^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-；
②陽(yáng)極是鐵，故陽(yáng)極上鐵放電生成FeO₄^2-，由于是堿性環(huán)境，故電極方程式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，在電解時(shí)，水電離的H⁺在陰極放電：2H⁺+2e^-=H₂↑，c（OH^-）增大，Na⁺通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，使陰極區(qū)c（NaOH）增大，故NaOH可以循環(huán)使用，故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；NaOH溶液．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了亞鐵離子、鐵離子的檢驗(yàn)方法，原電池原理和電極反應(yīng)的書寫方法，涉及了離子方程式的書寫，題目難度中等，注意明確檢驗(yàn)鐵離子、亞鐵離子的方法，掌握亞鐵離子與氫氧化鈉反應(yīng)的離子方程式及反應(yīng)現(xiàn)象．