Question

11．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑，比C1₂、O₂、C1O₂、KMnO₄氧化性更強，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）干法制備高鐵酸鈉的主要反應為：2FeSO₄+a Na₂O₂=2Na₂FeO₄+b X+2Na₂SO₄+c O₂↑該反應中物質X應是Na₂O，a與c的關系是a=4+2c．
②簡要說明K₂FeO₄作為水處理劑時，在水處理過程中所起的作用高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒，且消毒過程中自身被還原成鐵離子，鐵離子水解氫氧化鐵膠體能吸附除去水中的懸浮雜質
（2）濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的反應體系中有六種數(shù)粒：Fe（OH）₃、C1O^-、OH^-、FeO₄^2-、C1^-、H₂O．
①寫出并配平濕法制高鐵酸鉀的離子反應方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O
②每生成1mol FeO₄^2-轉移3mo1電子，若反應過程中轉移了0.3mo1電子，則還原產物的物質的量為0.15mo1．

Answer 1

分析 （1）反應中鐵元素由+2價升高到+6價，過氧化鈉中的部分氧由-1價升高到0價，根據氧化還原反應中元素化合價升降規(guī)律，過氧化鈉中的另一部分氧一定會由-1價降低到-2價，反應中硫、鐵原子已經守恒，故X只能為Na₂O；根據原子守恒判斷a、c關系；
Na₂FeO₄具有強氧化性，被還原后生成鐵離子，鐵離子水解生成的Fe（OH）₃膠體具有吸附性；
（2）①高鐵酸鉀是生成物，則Fe（OH）₃是反應物，該反應中Fe元素化合價由+3價變?yōu)?6價，則Fe（OH）₃是還原劑，還需要氧化劑參加反應，C1O^-具有強氧化性，所以C1O^-是反應物，生成物是C1^-，Cl元素化合價由+1價變?yōu)?1價，轉移電子數(shù)為6；
②該反應中Fe元素化合價由+3價升高到+6價，Cl元素化合價由+1價變?yōu)?1價，轉移電子數(shù)為6，根據轉移電子和高鐵酸根離子之間關系式計算轉移電子物質的量、根據轉移電子和還原產物之間關系式計算還原產物物質的量．

解答 解：（1）反應中鐵元素由+2價升高到+6價，過氧化鈉中的部分氧由-1價升高到0價，根據氧化還原反應中元素化合價升降規(guī)律，過氧化鈉中的另一部分氧一定會由-1價降低到-2價，反應中硫、鐵原子已經守恒，故X只能為Na₂O，配平后方程式為：2FeSO₄+6Na₂O₂=2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑，則由原子守恒可知a=4+2c；
故答案為：Na₂O；a=4+2c；
②K₂FeO₄中Fe元素的化合價為+6價，具有強氧化性，且還原產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，
故答案為：高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒，且消毒過程中自身被還原成鐵離子，鐵離子水解氫氧化鐵膠體能吸附除去水中的懸浮雜質；
（2 ）①高鐵酸鉀是生成物，則Fe（OH）₃是反應物，該反應中Fe元素化合價由+3價變?yōu)?6價，則Fe（OH）₃是還原劑，還需要氧化劑參加反應，C1O^-具有強氧化性，所以C1O^-是反應物，生成物是C1^-，Cl元素化合價由+1價變?yōu)?1價，轉移電子數(shù)為6，溶液在堿性條件下進行，則氫氧化根離子參加反應，生成水，反應方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
②2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O中Fe元素化合價由+3價升高到+6價，則該反應中轉移電子數(shù)為6，每生成1mol FeO₄^2-轉移電子物質的量=$\frac{6mol}{2}$=3mol，該反應中還原產物是氯離子，若反應過程中轉移了0.3mo1電子，則還原產物的物質的量=$\frac{0.3mol}{6}$=0.15mol，
故答案為：3；0.15．

點評 本題考查氧化還原反應有關計算，側重考查學生分析計算能力，正確判斷各個物理量之間關系式是解本題關鍵，難點是化學反應方程式的配平，要注意原子守恒、轉移電子守恒及電荷守恒，題目難度中等．