Question

高铁酸钠（Na₂FeO₄）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如图：

回答下列问题：

（1）经过步骤①后，加入NaOH固体的原因是                      ．

（2）步骤②反应的离子方程式是                       ．

（3）从溶液Ⅰ中分离出Na₂FeO₄后，还有副产品Na₂SO₄、NaCl，则步骤③中反应的离子方程式为                      ．

（4）将一定量的Na₂FeO₄投入到pH不同的污水中（污水中其余成分均相同），溶液中Na₂FeO₄浓度变化如图曲线Ⅰ、Ⅱ所示，试推测曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水pH           （填“高”或“低”）．

（5）通过计算得知Na₂FeO₄的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）比氯气的         （填“高”或“低”），用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是            （答出两点即可）．

Answer

（1）高铁酸钠（Na2FeO4）只能在碱性溶液中稳定存在，加入氢氧化钠固体可以调节溶液呈碱性。(2分)

（2）2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O(2分) （3）2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O(2分)

（4）高(1分)（5）低(1分) 既能消毒杀菌又能净水（或无毒或方便保存等）（答出两点即可）

【解析】

试题分析：（1）步骤①是制备次氯酸钠的过程，加入氢氧化钠的目的是调节溶液显碱性，因为高铁酸钠（Na2FeO4）只能在碱性溶液中稳定存在，加入氢氧化钠固体可以调节溶液呈碱性。

（2）步骤②是加入过氧化氢在酸性溶液中氧化亚铁离子为铁离子的过程，反应的离子方程式为2Fe2+ +H2O2+2H+═2Fe3++2H2O。

（3）反应③是碱溶液中次氯酸根离子氧化铁离子为高铁酸根离子，反应的离子方程式为：2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣═2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O。

（4）依据高铁酸钠在碱性溶液中稳定存在，发生的反应为：FeO42-+3e-+4H2O⇌Fe(OH)3+5OH-，污水的PH越高平衡逆向进行，PH越小平衡正向进行，依据图象分析Ⅱ先达到平衡需要的时间短，反应速率快，说明污水PH小，曲线I比曲线II对应的污水的PH高。

（5）FeO42-+3e-+4H2O⇌Fe(OH)3+5OH-，单位质量得到电子3÷166==0.018,Cl2+2e-=2Cl-，单位质量得到电子2÷71=0.028，所以Na2FeO4的消毒效率比氯气低，高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂，利用氧化性起到杀菌消毒作用，利用生成的氢氧化铁胶体起到净水作用，所以既能消毒杀菌又能净水。

考点：考查制备实验方案的设计，铁盐和亚铁盐的相互转化。