Question

目前高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）被廣泛應用于水處理，具有高效、無毒的優點．
（1）將Fe（OH）₃與NaClO溶液混合，可制得Na₂FeO₄，完成并配平下列離子方程式
______Fe（OH）₃+______ClO^-+______=______FeO₄^2-+______Cl^-+______
（2）某地海水樣品經Na₂FeO₄處理后，所含離子及其濃度如下表所示（H⁺和0H^-未列出）：

離子	SO42-	Mg2+	Fe3+	Na+	Cl-
濃度（mol/L）	a	0.05	0.10	0.50	0.58

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?7H₂0，過程如下：

注：離子的濃度小于1.0×10^-5mol/L，可認為該離子不存在；K_sp[Fe（OH）₃]=1.0×10^-38 K_sp[Mg（OH）₂]=5.0×10^-12；操作過程中溶液體積變化忽略不計．
①表格中的a______0.16 （填“＜”、“＞”或“=”）．
②沉淀A的組成為______ （填化學式）
③加入的過量試劑X為______ （填化學式）
④加入過量HCl的作用為______．

Answer 1

解：（1）反應中Fe（OH）₃→FeO₄^2-，Fe元素化合價由+3升高為+6價，總共升高3價，ClO^-→Cl^-，Cl元素化合價由+1價降低為-1價，總共降低2價，化合價升降最小公倍數為6，故Fe（OH）₃系數為2，故ClO^-系數為3，由元素守恒可知，FeO₄^2-系數為2，Cl^-系數為3，根據電荷守恒可知，反應物還有OH^-，OH^-系數為4，根據H元素、O元素守恒可知，生成物含有H₂O，其系數為5，配平后的離子方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
故答案為：2、3、4OH^-，2、3、5H₂O．
（2）①由K_sp[Fe（OH）₃、K_sp[Mg（OH）₂]可知，Mg²⁺完全沉淀時c（OH^-）=10^-7mol/L，Fe³⁺完全沉淀時c（OH^-）=10^-11mol/L，由表中Mg²⁺、Fe³⁺的濃度可知，該溶液呈酸性，c（H⁺）＞c（OH^-），利用電荷守恒可知，2c（SO₄^2-）+c（Cl^-）+c（OH^-）=2c（Mg²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺），即2a+0.58+c（OH^-）=2×0.05+3×0.1+0.5+c（H⁺），整理2a=0.32+c（H⁺）-c（OH^-），由于c（H⁺）＞c（OH^-），所以a＞0.16．
故答案為：＞．
②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．
故答案為：Fe（OH）₃．
③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SO₄^2-轉化為沉淀，Mg²⁺轉化為Mg（OH）₂，用鋇離子沉淀SO₄^2-，氫氧根沉淀Mg²⁺，故試劑X為Ba（OH）₂．
故答案為：Ba（OH）₂．
④由工藝流程圖可知，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，可以抑制Mg²⁺水解．
故答案為：使Mg（OH）₂全部溶解轉化為MgCl₂；在加熱濃縮濾液C時抑制Mg²⁺水解．
分析：（1）反應中Fe（OH）₃→FeO₄^2-，Fe元素化合價由+3升高為+6價，總共升高3價，ClO^-→Cl^-，Cl元素化合價由+1價降低為-1價，總共降低2價，化合價升降最小公倍數為6，故Fe（OH）₃系數為2，故ClO^-系數為3，由元素守恒可知，FeO₄^2-系數為2，Cl^-系數為3，根據電荷守恒可知，反應物還有OH^-，OH^-系數為4，根據H元素、O元素守恒可知，生成物含有H₂O，其系數為5．
（2）①由表中Mg²⁺、Fe³⁺的濃度及K_sp[Fe（OH）₃、K_sp[Mg（OH）₂]可知，該溶液呈酸性，再利用電荷守恒可知，2c（SO₄^2-）+c（Cl^-）+c（OH^-）=2c（Mg²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺），據此判斷．
②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⁺．
③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SO₄^2-轉化為沉淀，Mg²⁺轉化為Mg（OH）₂，用鋇離子沉淀SO₄^2-，氫氧根沉淀Mg²⁺，據此判斷X．
④由工藝流程圖可知，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，抑制Mg²⁺水解．
點評：考查氧化還原反應、溶度積計算、沉淀轉化、溶液的有關計算、對化學工藝流程的理解、物質的分離提純等，難度中等，（2）①為易錯點、難點，根據電荷守恒判斷原理、判斷溶液的酸堿性是關鍵．