Question

（10分）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↑
①該反應中物質X應是           ，a與c的關系是                  。
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                       
（2）濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的反應體系中有六種數粒：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：                   。
②每生成1mol FeO₄^2-轉移       mo1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              mo1。
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                                 。

Answer 1

(1) ①Na₂O (1分)      a=4+2c (2分)
②高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒；消毒過程中自身被還原為Fe³⁺，Fe³⁺水解生成Fe(OH)₃膠體能吸附水中懸浮雜質而沉降(2分)
(2) ①2Fe(OH)₃ + 3ClO^- + 4OH^- = 2FeO₄^2- + 3Cl^- + 5H₂O (2分)
②3(1分)  0.15(1分)
③該溫度下K₂FeO₄比Na₂FeO₄的溶解度小(1分)

（1）①根據原子守恒和電子的得失守恒可知，X應該是氧化鈉；根據方程式可知，過氧化鈉中氧元素的化合價從－1價部分降低到－2價，得到1個電子，而部分升高到0價，失去1個電子。另外鐵元素的化合價從＋2價升高到＋6價，失去4個電子，所以根據電子的得失守恒可知，2×4＋2c＝2a－2c，解得a=4+2c。
②由于高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒；消毒過程中自身被還原為Fe³⁺；Fe³⁺水解生成Fe(OH)₃膠體能吸附水中懸浮雜質而沉降，所以高鐵酸鉀起殺菌和凈水的作用。
（2）①根據元素的化合價變化可知，鐵元素的化合價從＋3價升高到＋6價，失去3個電子.而氯元素的化合價從＋1價降低到－1價，得到2個電子，所以根據電子的得失守恒可知，反應的方程式是2Fe(OH)₃ + 3ClO^- + 4OH^- = 2FeO₄^2- + 3Cl^- + 5H₂O。
②根據方程式可知，每生成1mol FeO₄^2-轉移3mol電子；若反應過程中轉移了0.3mo1電子，則還原產物氯離子的物質的量是0.3mol÷2＝0.15mol。
③由于該溫度下K₂FeO₄比Na₂FeO₄的溶解度小，所以低溫下，在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀。