Question

【題目】高鐵酸鈉（Na2FeO4)是一種新型、高效的水處理劑，與水反應的化學方程式為：4Na2FeO4+10H2O=4Fe(OH)3+3O2↑+8NaOH。電解制備 Na2FeO4 裝置示意圖如下。

（1）a是電源的______________極(填“正”或“負”)。電解時，石墨電極附近溶液的堿性____________（填“增強”、“減弱”或“不變”)。

（2）鐵電極的反應式為__________________________。

（3）維持一定的電流強度和電解溫度，NaOH起始濃度對Na2FeO4濃度影響如下圖（電解液體積相同情況下進行實驗）。

①電解3.0h內，隨NaOH起始濃度增大，Na2FeO4濃度變化趨勢是______________（填“增大”、“不變”或“減小”）。

②當NaOH起始濃度為16mol·L-1，1.0~2.0h內生成Na2FeO4的速率是_____________mol·L-1·h-1。

③A 點與B 點相比，n[Fe(OH)3]： A_____________B （填“>”、 “=”或“<” ）

（4）提純電解所得Na2FeO4，采用重結晶、過濾、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用______________溶液（填標號）和異丙醇。

A．Fe(NO3)3 B．NH4Cl C．CH3COONa

（5）次氯酸鈉氧化法也可以制得Na2FeO4。

己知 2H2(g)+O2(g)=2H2O (1) △H=akJ·mol-1

NaCl(aq)+ H2O(1)=NaClO(aq)+H2(g) △H=bkJ·mol-1

4Na2FeO4(aq)+10H2O(1)=4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) △H=c kJ·mol-1

反應 2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)=2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+5H2O(1)的△H=______________ kJ·mol-1。

Answer 1

【答案】 負 增強 Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O 增大 8 < C -a - 3b-c

【解析】(1)應該用鐵做陽極電解氫氧化鈉制備鐵酸鈉，電解時鐵失去電子發生氧化反應結合氫氧根離子生成鐵酸跟離子和水，電極反應式為：Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O；因此a是電源的負極，b為電源的正極，電解時，石墨電極為陰極，陰極發生還原反應，電極方程式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，石墨電極附近溶液的堿性增強，故答案為：負； 增強；

(2)根據上述分析，鐵電極的反應式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，故答案為：Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O；

(3)①根據圖像，電解3.0h內，隨NaOH起始濃度增大，Na2FeO4濃度逐漸增大，故答案為：增大；

②根據圖像，當NaOH起始濃度為16mol·L-1，1.0~2.0h內生成Na2FeO4的速率= =8mol·L-1·h-1，故答案為：8；

③根據圖像，A 點與B 點相比，Na2FeO4濃度A＞B，根據鐵元素守恒，n[Fe(OH)3]： A＜B，故答案為：＜；

(4)A．Fe(NO3)3溶液能夠溶解Na2FeO4，不選；B．NH4Cl溶液能夠溶解Na2FeO4，不選；C．CH3COONa電離出的鈉離子能夠抑制Na2FeO4的溶解，可以選擇；故選C；

(5)①2H2(g)+O2(g)=2H2O (1) △H=akJ·mol-1 ，②NaCl(aq)+ H2O(1)=NaClO(aq)+H2(g) △H=bkJ·mol-1，③4Na2FeO4(aq)+10H2O(1)=4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) △H=c kJ·mol-1 。根據蓋斯定律，將①×(-)-②×3-③×，得：2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)=2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+5H2O(1) △H=--3b- kJ·mol-1，故答案為：--3b-。