Question

高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）具有很強的氧化性，是一種比氯氣更好的凈水消毒劑。工業上可以通過次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉，生產過程如下，回答下列問題：

（1）氯氣作凈水消毒劑是因為它溶于水生成了________，它有強的氧化性，能殺菌消毒。
（2）步驟②反應的離子方程式是                  。
（3）從溶液Ⅰ中分離出Na₂FeO₄后，還有副產品Na₂SO₄、NaCl，則步驟③中反應的離子方程式為                 。
（4）將一定量的Na₂FeO₄投入到pH不同的污水中（污水中其余成分均相同），溶液中Na₂FeO₄濃度變化如圖曲線Ⅰ、Ⅱ所示，試推測曲線II比曲線I對應的污水pH________（填“高”或“低”）。

（5）通過計算得知Na₂FeO₄的消毒效率（以單位質量得到的電子數表示）約是氯氣的_____倍

Answer 1

（1）次氯酸或HClO    （2）2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = 2Fe³⁺ + 2H₂O
（3）2Fe³⁺ + 3ClO^- + 10OH^- = 2FeO₄^2- + 3Cl^- + 5H₂O  （4）低    （5）0.64。

試題分析：（1）氯氣在水中發生反應：Cl₂+H₂O="HCl+HClO." HclO有強的氧化性，能對水殺菌、消毒。（2）H₂O₂有強的氧化性，在酸性條件下把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，它本身被還原為H₂O。步驟②反應的離子方程式是2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = 2Fe³⁺ + 2H₂O。（3）ClO^-能在堿性條件下把Fe³⁺氧化成FeO₄^2-，它本身被還為Cl^-。步驟③中反應的離子方程式為2Fe³⁺ + 3ClO^- + 10OH^- = 2FeO₄^2- + 3Cl^- + 5H₂O 。（4）FeO₄^2-在酸性條件下氧化能力比堿性條件下強，濃度變化大。所以曲線II比曲線I對應的污水pH小，即酸性強。（5）Na₂FeO₄的消毒效率是：3N_A÷166；氯氣的消毒效率是：2N_A÷71.所以Na₂FeO₄的消毒效率與氯氣消毒效率之比為：（3N_A÷166）：（2N_A÷71）=0.64..₂FeO₄）的制法、消毒效率及相應的化學反應原理。