Question

(1)湿法制备高铁酸钾(K₂FeO₄)的反应体系中有六种粒子：Fe(OH)₃、ClO^－、OH^－、FeO₄^2-、Cl^－、H₂O。

①写出并配平湿法制高铁酸钾反应的离子方程式：________________________。

②每生成1 mol FeO₄^2-转移________ mol电子，若反应过程中转移了0.3 mol电子，则还原产物的物质的量为________ mol。

③低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K₂FeO₄)，原因是________________________________________________________________。

(2)地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO₃溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。如图表示足量Fe粉还原上述KNO₃溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t₁时刻前该反应的化学方程式为[用Fe和HNO₃(稀)反应表示]______________________________________。

Answer

2Fe(OH)3＋ 3ClO－＋ 4OH－=2FeO42—＋3Cl－＋ 5H2O30.15 mol该温度下K2FeO4比Na2FeO4的溶解度小4Fe+NO3-+10H+═4Fe2++NH4++3H2O

【解析】

（1）①高铁酸钾是生成物，氢氧化铁是反应物，根据高铁酸钾和氢氧化铁中铁元素化合价的变化知氢氧化铁是还原剂，而氧化剂得电子反应后元素的化合价降低，根据所给离子中化合价变化的另一种元素是氯，且次氯酸根离子作反应物，氯离子作生成物，所以离子方程式为2Fe(OH)3＋ 3ClO－＋ 4OH－=2FeO42—＋3Cl－＋ 5H2O，

因此，本题正确答案是：2Fe(OH)3＋ 3ClO－＋ 4OH－=2FeO42—＋3Cl－＋ 5H2O；
②反应中Fe元素化合价由+3价升高到+6，故每生成1mol FeO42—转移电子，1mol×(6-3)=3mol，还原产物为Cl-，若反应过程中转移了0.3 mol电子，则还原产物的物质的量为=0.15mol，

因此，本题正确答案是：3 ；0.15 mol；

③该温度下，K2FeO4比Na2FeO4的溶解度更小，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4)，

因此，本题正确答案是：该温度下K2FeO4比Na2FeO4的溶解度小；

（2）由图像可知反应的产物有Fe2+、NH4+和NO气体，所以该反应的离子方程式是：4Fe+NO3-+10H+═4Fe2++NH4++3H2O，

因此，本题正确答案是：4Fe+NO3-+10H+═4Fe2++NH4++3H2O。