Question

8．鐵、鈷（Co）、鎳（Ni）是同族元素，都是較活潑的金屬，它們的化合物在工業(yè)上有重要的應(yīng)用．
（1）Fe₂（SO₄）₃和明礬一樣也具有凈水作用，其凈水的原理是Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺（用離子方程式表示）．
（2）已知某溶液中，Co²⁺、Ni²⁺的濃度分別為0.6mol/L和1.2mol/L，取一定量的該溶液，向其中滴加NaOH溶液，當(dāng)Co（OH）₂開始沉淀時，溶液中$\frac{c（C{o}^{2+}）}{c（N{i}^{2+}）}$的值等于3．（已知Ksp[Co（OH）₂]=6.0×10^-15，Ksp[Ni（OH）₂]=2.0×10^-15）
（3）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型、高效、多功能水處理劑，且不會造成二次污染．已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差，工業(yè)上用濕法制備K₂FeO₄的流程如圖所示：

①上述氧化過程中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
在實(shí)際生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)溫度30℃以下，其原因是：防止生成的高鐵酸鈉發(fā)生分解．
②反應(yīng)③加入濃KOH溶液可析出高鐵酸鉀（K₂FeO₄），這說明該溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度�。�
③某溫度下，將Cl₂通入NaOH溶液中，反應(yīng)后得到NaCl、NaClO、NaClO₃的混合溶液，經(jīng)測定ClO^-與ClO₃^-離子的物質(zhì)的量之比是1：2，則Cl₂與氫氧化鈉反應(yīng)時，被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為11：3．
（4）工業(yè)上還可用通過電解濃NaOH溶液制備Na₂FeO₄，其工作原理如圖所示：陽極的電極反應(yīng)式為Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O；其中可循環(huán)使用的物質(zhì)NaOH溶液．

Answer 1

分析 （1）明礬中含有Fe³⁺，水解呈酸性，生成Fe（OH）₃；
（2）當(dāng)Co（OH）₂開始沉淀時，溶液中$\frac{c（C{o}^{2+}）}{c（N{i}^{2+}）}$=$\frac{Ksp[Co（OH）_{2}]}{Ksp[Ni（OH）_{2}]}$；
（3）①氫氧化鐵料漿和次氯酸鉀反應(yīng)生成了高鐵酸鉀，反應(yīng)方程式是：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差，溫度不宜過高；
②加入濃KOH溶液，溶液中鉀離子濃度增大，有利于高鐵酸鉀析出；
③設(shè)ClO^-與ClO₃^-離子的物質(zhì)的量為1mol、2mol，根據(jù)化合價(jià)升降相等，計(jì)算出被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比；
（4）依據(jù)陽極是鐵，故陽極上鐵放電生成FeO₄^2-結(jié)合堿性環(huán)境來寫出電極方程式；根據(jù)OH^-在陽極被消耗，而在陰極會生成來分析．

解答 解：（1）明礬中含有Fe³⁺，水解呈酸性，生成Fe（OH）₃，水解的離子方程式為Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺；
（2）當(dāng)Co（OH）₂開始沉淀時，溶液中$\frac{c（C{o}^{2+}）}{c（N{i}^{2+}）}$=$\frac{Ksp[Co（OH）_{2}]}{Ksp[Ni（OH）_{2}]}$=$\frac{6.0×1{0}^{-15}}{2.0×1{0}^{-15}}$=3，故答案為：3；
（3）①氧化過程中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，由于已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差，溫度高高鐵酸鉀會分解，
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；防止生成的高鐵酸鈉發(fā)生分解；
②結(jié)晶過程中加入濃KOH溶液，增大了K⁺濃度，該溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小，有利于K₂FeO₄晶體的析出；
故答案為：該溫度下，高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度��；
③假設(shè)ClO^-與ClO₃^-離子的物質(zhì)的量為1mol、2mol，化合價(jià)升高：1×1+5×2=11，氯氣被還原成-1價(jià)氯離子，被還原的氯元素的物質(zhì)的量是11mol，故被還原的氯元素與被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比是11：（1+2）=11：3，
故答案為：11：3；
（4）陽極是鐵，故陽極上鐵放電生成FeO₄^2-，由于是堿性環(huán)境，故電極方程式為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；在電解時，水電離的H⁺在陰極放電：2H⁺+2e^-=H₂↑，c（OH^-）增大，Na⁺通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，使陰極區(qū)c（NaOH）增大，故NaOH可以循環(huán)使用，
故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；NaOH溶液．

點(diǎn)評 本題考查了Fe₂（SO₄）₃的凈水原理、溶度積、高鐵酸鉀的制取、電極反應(yīng)的書寫等，涉及問題較多，注意分析題中的信息，根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識認(rèn)真完成，本題難度中等．