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6.高鐵酸鈉(Na2FeO4)具有很強(qiáng)的氧化性,是一種綠色消毒凈水劑,只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在.
下列是通過次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉并探究其性質(zhì)的實驗,步驟如下:
I.制備高鐵酸鈉(Na2FeO4
(1)制備NaC1O溶液
已知:3C12+6NaOH _5NaC1+NaC1O3+3H2O
①圖甲裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是C12+2OH-=C1-+C1O-+H2O,
為防止產(chǎn)生NaC1O3,除攪拌和混入N2稀釋外,還應(yīng)采取的措施是將甲置于冷(或冰)水浴中.
②已知實驗室制取Cl2的原理是MnO2+4HC1(濃)_MnC12+C12↑+2H2O.選擇圖乙中部分裝置與圖甲裝置組合成一套制備NaC1O的裝置,應(yīng)選擇的裝置有bedf (填字母).

(2)制備Fe2(SO43:向硫酸酸化的FeSO4溶液中加入H2O2溶液,可能觀察到的現(xiàn)象是溶液變黃,F(xiàn)eSO4與H2O2反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比是1:2.
(3)制備Na2FeO4:將Fe2(SO43溶液加入到NaOH與NaC1O的混合溶液中,其反應(yīng)的離子方程式是3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O.
Ⅱ.高鐵酸鈉(Na2FeO4)的性質(zhì)
(4)已知:污水1的pH高于污水2的pH,污水中其余成分相同.將等量的Na2FeO4投入到污水1和污水2中,則Na2FeO4的濃度在污水2 (填“污水1”或“污水2”)中降低的速率快.
(5)請解釋Na2FeO4消毒后能凈化水的原因高鐵酸鈉消毒還原產(chǎn)生鐵離子,鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附性;Na2FeO4 (摩爾質(zhì)量是166g/mol)的消毒效率(以單位質(zhì)量得到的電子數(shù)表示)是Cl2的0.64倍(計算結(jié)果保留兩位小數(shù)).

分析 (1)①圖甲裝置A的反應(yīng)為C12+2NaOH=NaC1+NaC1O+H2O,鈉離子不參與反應(yīng),離子方程式為:C12+2OH-=C1-+C1O-+H2O,防止溫度較高生成NaC1O3,要求反應(yīng)溫度較低;
②根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行的條件和含有的雜質(zhì)選擇除雜干燥裝置分析;
(2)雙氧水將亞鐵離子氧化為黃色的鐵離子,寫方程知氧化劑與還原劑之比;
(3)將Fe2(SO43溶液加入到NaOH與NaC1O的混合溶液中,生成Na2FeO4,可知鐵元素化合價升高被氧化,次氯酸鈉氧化鐵元素,則次氯酸鈉被還原為氯離子,寫方程式;
(4)高鐵酸根在強(qiáng)堿性介質(zhì)中穩(wěn)定存在,但在酸性介質(zhì)與水中水解生成三價鐵,三價鐵離子凈水,酸性有利于其水解凈水;
(5)高鐵酸鈉效度還原產(chǎn)生鐵離子,鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附性;計算相同質(zhì)量的高鐵酸鈉與氯氣轉(zhuǎn)移的電子數(shù)可得.

解答 解:(1))①圖甲裝置A的反應(yīng)為C12+2NaOH=NaC1+NaC1O+H2O,鈉離子不參與反應(yīng),離子方程式為:C12+2OH-=C1-+C1O-+H2O,又已知:3C12+6NaOH _5NaC1+NaC1O3+3H2O,防止溫度較高生成NaC1O3,要求反應(yīng)溫度較低,則應(yīng)將甲置于冷(或冰)水浴中;
故答案為:C12+2OH-=C1-+C1O-+H2O;將甲置于冷(或冰)水浴中;
②反應(yīng)需要加熱,故選擇b,氯氣中混有氯化氫氣體,故用飽和食鹽水除氯化氫,有f,氯氣與氮氣混合收集裝置有c,氯氣污染環(huán)境,需進(jìn)行吸收,有d;
故答案為:bcdf;
(2)向硫酸酸化的FeSO4溶液中加入H2O2溶液,發(fā)生的反應(yīng)為:2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O,鐵離子的溶液顯黃色;雙氧水為氧化劑,亞鐵離子為還原劑,故氧化劑與還原劑之比為1:2;
故答案為:溶液變黃;1:2;
(3)已知:(3)將Fe2(SO43溶液加入到NaOH與NaC1O的混合溶液中,生成Na2FeO4,可知鐵元素化合價升高被氧化,次氯酸鈉氧化鐵元素,則次氯酸鈉被還原為氯離子,結(jié)合堿性環(huán)境,發(fā)生的離子方程式為:3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
故答案為:3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
(4)高鐵酸根在強(qiáng)堿性介質(zhì)中穩(wěn)定存在,但在酸性介質(zhì)與水中水解生成三價鐵水解凈水,酸性有利于其水解凈水,污水2的酸性稍大,故污水2中高鐵酸鈉濃度降低較快;
故答案為:污水2;
(5)高鐵酸鈉消毒還原產(chǎn)生鐵離子,鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附性,可凈水;
假設(shè)1mol高鐵酸鈉,則其質(zhì)量為166g,則氯氣也為166g,
根據(jù):Na2FeO4~Fe3+~3e-,則高鐵酸鈉轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3mol,
根據(jù)Cl2~2Cl-~2e-,
      71g          2mol
     166g→166g×2mol71g=4.67mol,則Na2FeO4 的消毒效率是Cl23mol4.67mol=0.64;
故答案為:高鐵酸鈉消毒還原產(chǎn)生鐵離子,鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附性;0.64.

點評 本題考查了物質(zhì)的制備與檢驗,涉及方程式的書寫、實驗條件的控制、計算等知識點,題目難度較大,注意對題目信息的提�。�

練習(xí)冊系列答案
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(3)保持反應(yīng)容器的容積和溫度不變,通入H2,則平衡正向移動,c(HI)增大;
(4)保持反應(yīng)容器的容積不變,升高溫度,則平衡正向移動,c(H2)減�。�

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同步練習(xí)冊答案
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