Question

【題目】目前高鐵酸鈉（Na2FeO4）被廣泛應用于水的處理，具有高效、無毒的優點。某地海水樣品經Na2FeO4處理后，所含離子及其濃度見下表（H＋和OH－濃度小，未列出）：

離子	SO42-	Mg2+	Fe3+	Na+	Cl－
濃度/(mol·L-1)	a	0.05	0.10	0.50	0.56

常溫下，取一定量經Na2FeO4處理過的海水為原料制備精制食鹽水和MgCl2·7H2O，過程如下：

注：離子的濃度小于1.0×10-5 mol·L-1，可認為該離子不存在；Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10-38，Ksp[Mg(OH)2]＝5.0×10-12；操作過程中溶液體積的變化忽略不計。

（1）根據表中列出的離子濃度計算a＝________。沉淀A是_______（填化學式）。

（2）在調節溶液pH時，理論上應調節的pH范圍是_______；加入的過量試劑X為_______（填化學式）。

（3）加入過量HCl的作用為___________。

（4）用Fe作陽極、Cu作陰極，電解NaOH溶液可制得Na2FeO4，則電解過程中陽極的電極反應式為___________。

Answer 1

【答案】0.17 Fe(OH)3 3<pH<9 Ba(OH)2 使Mg(OH)2全部轉化為MgCl2；抑制Mg2+水解 Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O

【解析】

根據電荷守恒計算溶液中離子濃度大小；根據溶度積計算完全沉淀時溶液的pH；根據鹽類的水解原理分析易水解鹽類的制備流程；根據電解原理書寫相關電極方程式。

（1）H＋和OH－濃度小，可以忽略，根據表中離子濃度大小，利用電荷守恒可知：2c（SO42-）+c（Cl-）=2c（Mg2+）+3c（Fe3+）+c（Na+），即2a+0.56=2×0.05+3×0.1+0.5，則a=0.17；

由工藝流程圖可知，處理的海水調節pH值，目的是Fe3+將轉化為Fe（OH）3，除去溶液中的Fe3+，故沉淀A的組成為Fe（OH）3；

（2）Mg2+完全沉淀時c（OH-）=10-5mol/L，pH值為9，Fe3+完全沉淀時c（OH-）=10-11mol/L，pH值為3，在調節溶液pH時，應當使3<pH<9；由工藝流程圖可知，加入的過量試劑X目的是使濾液A中的SO42-轉化為沉淀，Mg2+轉化為Mg（OH）2，用鋇離子沉淀SO42-，氫氧根沉淀Mg2+，故試劑X為Ba(OH)2；

（3）由工藝流程圖可知，加入過量鹽酸使Mg(OH)2全部溶解轉化為MgCl2，在加熱濃縮濾液C時Mg2+水解，HCl的作用為抑制Mg2+水解；

（4）電解過程中陽極失去電子，發生氧化反應，活潑金屬鐵作陽極，失去電子，生成FeO42-，電解質溶液為NaOH，則電極反應式為Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O。