Question

高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）具有很強的氧化性，是一種新型的綠色非氯凈水消毒劑和高容量電池材料。以粗FeO（含有CuO、Al₂O₃和SiO₂等雜質）制備高鐵酸鈉的生產流程如下：

已知：NaClO不穩定，受熱易分解。回答下列問題：
（1）高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）中鐵元素的化合價為            。
粗FeO酸溶過程中通入高溫水蒸氣，其目的是　　　　　　　              　　　。
（2）操作Ⅰ目的是得到高純度FeSO₄溶液，氧化Ⅰ后的溶液中如果滴加KSCN溶液，溶液變為血紅色，由此推測氧化Ⅰ反應的離子方程式為　　　                  　　　　。
（3）本工藝中需要高濃度NaClO溶液，可用Cl₂與NaOH溶液反應制備：
①Cl₂與NaOH溶液反應的化學方程式為_____________________________________。
②在不同溫度下進行該反應，反應相同一段時間后，測得生成NaClO濃度如下：

溫度/0C	15	20	25	30	35	40	45
NaClO濃度/mol·L-1	4.6	5.2	5.4	5.5	4.5	3.5	2

請描述隨溫度變化規律：溫度小于30℃時，NaClO濃度隨溫度升高而增大；溫度高于30℃時，____________________________________________________。NaClO濃度隨溫度變化具有上述規律的原因為：________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________。

Answer 1

（1） +6  升高溫度加快反應速率（或 提高酸溶效率）
（2）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O（沒配平扣1分）
（3）①Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O（寫成離子方程式不扣分）
②規律：NaClO濃度隨溫度升高而降低（或減小）。
原因（共2分）：溫度小于30℃時，升高溫度，反應速率增大（1分）；溫度高于30℃時， NaClO不穩定而分解。（1分）（多答其他不扣分）

試題分析：據化合價代數和為零算出鐵的化合價為正六價。水不參與反應，所以只能從溫度方面進行考慮加入高溫水的目的即加快反應速率。三價的鐵離子遇到硫氰化鉀會顯紅色，所以據現象可推出2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O ，氯氣與堿反應會生成兩種鹽，一種是正鹽。另一種是次氯酸鹽。故Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O 從表框上看，30攝氏度之前，反應速率是隨著溫度的增加而逐漸增大的，主要考慮到增大溫度，反應速率加快。30攝氏度之后，次氯酸的量逐漸減小主要是考慮，次氯酸是不穩定的，在高溫下會分解。