Question

3．目前高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）被廣泛應(yīng)用于水處理，具有高效、無(wú)毒的優(yōu)點(diǎn)．
（1）將Fe（OH）₃與NaClO溶液混合，可制得Na₂FeO₄，配平下列離子方程式：
2Fe（OH）₃+3ClO^-+OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O
（2）用Fe做陽(yáng)極，Cu做陰極，NaOH溶液做電解液，用電解的方法也可制得Na₂FeO₄，則電解過(guò)程中陽(yáng)極的反應(yīng)式為Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O．
（3）某地海水樣品經(jīng)Na₂FeO₄處理后，所含離子及其濃度如下表所示（H⁺和OH^-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(jīng)Na₂FeO₄處理過(guò)的海水為原料制備精制食鹽水和MgCl₂•7H₂0，過(guò)程如下：

注：離子濃度小于10^-5mol/L 可認(rèn)為該離子不存在；Ksp[Fe（OH）₃]=1.0×10^-38，Ksp[Mg（OH）₂]=1.0×10^-12；操作過(guò)程中溶液體積的變化忽略不計(jì)．
①表格中的a＞0.16 （填“＜”或“=”或“＞”）．
②沉淀A的組成為Fe（OH）₃（填化學(xué)式）；在調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，理論上應(yīng)調(diào)節(jié)的pH的范圍是3≤pH＜9．
③加入的過(guò)量試劑X為Ba（OH）₂ （填化學(xué)式）．
④加入過(guò)量HCl的作用為使Mg（OH）₂全部溶解轉(zhuǎn)化為MgCl₂；在加熱濃縮濾液C時(shí)抑制Mg²⁺水解．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)中Fe（OH）₃→FeO₄^2-，F(xiàn)e元素化合價(jià)由+3升高為+6價(jià)，總共升高3價(jià)，ClO^-→Cl^-，Cl元素化合價(jià)由+1價(jià)降低為-1價(jià)，總共降低2價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，故Fe（OH）₃系數(shù)為2，故ClO^-系數(shù)為3，由元素守恒可知，F(xiàn)eO₄^2-系數(shù)為2，Cl^-系數(shù)為3，根據(jù)電荷守恒可知，反應(yīng)物OH^-系數(shù)為4，根據(jù)H元素、O元素守恒可知，H₂O其系數(shù)為5；
（2）用電解法制備鐵酸鈉，電解時(shí)鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)結(jié)合氫氧根離子生成鐵酸跟離子和水；
（3）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(jù)此判斷；
②由工藝流程圖可知，處理的海水調(diào)節(jié)PH值，目的是Fe³⁺將轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，除去溶液中的Fe³⁺；Mg²⁺完全沉淀時(shí)c（OH^-）=10^-5mol/L，PH值為9，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時(shí)c（OH^-）=10^-11mol/L，pH值為3；
③由工藝流程圖可知，加入的過(guò)量試劑X目的是使濾液A中的SO₄^2-轉(zhuǎn)化為沉淀，Mg²⁺轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂，用鋇離子沉淀SO₄^2-，氫氧根沉淀Mg²⁺，據(jù)此判斷X；
④由工藝流程圖可知，鹽酸使Mg（OH）₂全部溶解轉(zhuǎn)化為MgCl₂，在加熱濃縮濾液C時(shí)Mg²⁺水解，抑制Mg²⁺水解．

解答 解：（1）反應(yīng)中Fe（OH）₃→FeO₄^2-，F(xiàn)e元素化合價(jià)由+3升高為+6價(jià)，總共升高3價(jià)，ClO^-→Cl^-，Cl元素化合價(jià)由+1價(jià)降低為-1價(jià)，總共降低2價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，故Fe（OH）₃系數(shù)為2，故ClO^-系數(shù)為3，由元素守恒可知，F(xiàn)eO₄^2-系數(shù)為2，Cl^-系數(shù)為3，根據(jù)電荷守恒可知，反應(yīng)物OH^-系數(shù)為4，根據(jù)H元素、O元素守恒可知，生成物H₂O系數(shù)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、4，2、3、5；
（2）用鐵做陽(yáng)極電解氫氧化鈉制備鐵酸鈉，電解時(shí)鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)結(jié)合氫氧根離子生成鐵酸跟離子和水，電極反應(yīng)式為：Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O；
故答案為：Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O；
（3）①由K_sp[Fe（OH）₃、K_sp[Mg（OH）₂]可知，Mg²⁺完全沉淀時(shí)c（OH^-）=10^-7mol/L，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時(shí)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(diào)節(jié)PH值，目的是Fe³⁺將轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，除去溶液中的Fe³⁺，故沉淀A的組成為Fe（OH）₃，Mg²⁺完全沉淀時(shí)c（OH^-）=10^-5mol/L，PH值為9，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時(shí)c（OH^-）=10^-11mol/L，pH值為3，在調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，應(yīng)當(dāng)使3≤pH＜9，
故答案為：Fe（OH）₃；3≤pH＜9；
③由工藝流程圖可知，加入的過(guò)量試劑X目的是使濾液A中的SO₄^2-轉(zhuǎn)化為沉淀，Mg²⁺轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為MgCl₂，在加熱濃縮濾液C時(shí)Mg²⁺水解，可以抑制Mg²⁺水解，
故答案為：使Mg（OH）₂全部溶解轉(zhuǎn)化為MgCl₂；在加熱濃縮濾液C時(shí)抑制Mg²⁺水解．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查氧化還原反應(yīng)、溶度積計(jì)算、沉淀轉(zhuǎn)化、溶液的有關(guān)計(jì)算、對(duì)化學(xué)工藝流程的理解、物質(zhì)的分離提純等，（3）①為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，根據(jù)電荷守恒判斷原理、判斷溶液的酸堿性是關(guān)鍵，題目難度中等．