Question

高铁酸钾是绿色、环保型水处理剂，也是高能电池的电极材料。工业上利用硫酸亚铁为原料，通过铁黄（FeOOH）制备高铁酸钾，可降低生产成本且产品质量优。工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）有同学认为上述流程可以与氯碱工业联合。写出电解饱和食盐水制取次氯酸钠的化学方程式______________。

（2）制备铁黄的离子方程式为_______________。实验测得反应溶液的pH、温度对铁黄产率的影响如图所示。反应温度宜选择_________；pH大于4.5时铁黄产率逐渐降低的主要原因可能是_______________。

（3）用高铁酸钾作水处理剂除了可以对水体进行杀菌消毒之外，其还原产物氢氧化铁胶体还能吸附水中悬浮杂质，请写出用高铁酸钾除去水体中CN^﹣的离子方程式______。

（4）已知：常温下，K_sp[Fe(OH)₃]=4.0×10^﹣38。高铁酸钾的净水能力与废水的pH有关，当溶液pH=2时，废水中c（Fe³⁺）=_________mol•L^﹣1。

（5）如果上述流程中，铁元素总利用率为75%。利用1L 2mol•L^﹣1FeSO₄溶液能制备纯度为90%的高铁酸钾________g。

Answer

NaCl+H2ONaClO+H2↑ 12Fe2++3O2+2H2O=4FeOOH+8Fe3+ 40℃ 酸性减弱，Fe (OH) 3增多 l0FeO42-+6CN-+22H2O=l0Fe (OH) 3 (胶体) +6CO32-+3N2↑+140H+ pH=2时， c(OH-) =10-12mol/L,根据 KspLFe(OH)3]=4.0×10-38，c (Fe3+)=0.04mol/L 330g

【解析】（1）电解饱和食盐水制取次氯酸钠的化学方程式为NaCl+H2ONaClO+H2↑；（2）硫酸亚铁与氧气反应生成铁黄(FeOOH)的反应中氧化剂为氧气，还原剂为硫酸亚铁，反应中铁的化合价由+2合成+3价，O元素的化合价由0价变成-2价，根据得失电子守恒，氧化剂和还原剂的物质的量之比为=，反应的离子方程式为12Fe2++3O2+2H2O=4FeOOH+8Fe3+。根据图像，40℃左右时，铁黄产率较高；pH大于4.5时生成了氢氧化铁，使得铁黄产率降低；（3）高铁酸钾具有氧化性，可以将CN－氧化为氮气和二氧化碳而除去，本身被还原为氢氧化铁胶体，在碱性溶液中二氧化碳变成碳酸根离子，反应的方程式为10FeO42－+6CN－+22H2O=10Fe(OH)3(胶体)+6CO32－+3N2↑+14OH－；（4）pH=2时，c(OH-)=10-12mol/L，根据Kap[Fe(OH)3]=4.0×10－38， c(Fe3+)=mol/L=0.04mol/L；

（5）1L 2mol·L－1FeSO4溶液中含有2mol FeSO4，根据铁元素守恒，生成高铁酸钾的质量=2mol×75%×198g/mol÷90%=330g。