Question

【題目】高鐵酸鈉（Na2FeO4)是一種新型、高效的水處理劑，與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Na2FeO4+10H2O=4Fe(OH)3+3O2↑+8NaOH。電解制備 Na2FeO4 裝置示意圖如下。

（1）a是電源的______________極(填“正”或“負(fù)”)。電解時(shí)，石墨電極附近溶液的堿性____________（填“增強(qiáng)”、“減弱”或“不變”)。

（2）鐵電極的反應(yīng)式為__________________________。

（3）維持一定的電流強(qiáng)度和電解溫度，NaOH起始濃度對(duì)Na2FeO4濃度影響如下圖（電解液體積相同情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）。

①電解3.0h內(nèi)，隨NaOH起始濃度增大，Na2FeO4濃度變化趨勢(shì)是______________（填“增大”、“不變”或“減小”）。

②當(dāng)NaOH起始濃度為16mol·L-1，1.0~2.0h內(nèi)生成Na2FeO4的速率是_____________mol·L-1·h-1。

③A 點(diǎn)與B 點(diǎn)相比，n[Fe(OH)3]： A_____________B （填“>”、 “=”或“<” ）

（4）提純電解所得Na2FeO4，采用重結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用______________溶液（填標(biāo)號(hào)）和異丙醇。

A．Fe(NO3)3 B．NH4Cl C．CH3COONa

（5）次氯酸鈉氧化法也可以制得Na2FeO4。

己知 2H2(g)+O2(g)=2H2O (1) △H=akJ·mol-1

NaCl(aq)+ H2O(1)=NaClO(aq)+H2(g) △H=bkJ·mol-1

4Na2FeO4(aq)+10H2O(1)=4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) △H=c kJ·mol-1

反應(yīng) 2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)=2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+5H2O(1)的△H=______________ kJ·mol-1。

Answer 1

【答案】 負(fù) 增強(qiáng) Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O 增大 8 < C -a - 3b-c

【解析】(1)應(yīng)該用鐵做陽(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-=FeO42-+4H2O；因此a是電源的負(fù)極，b為電源的正極，電解時(shí)，石墨電極為陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，石墨電極附近溶液的堿性增強(qiáng)，故答案為：負(fù)； 增強(qiáng)；

(2)根據(jù)上述分析，鐵電極的反應(yīng)式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，故答案為：Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O；

(3)①根據(jù)圖像，電解3.0h內(nèi)，隨NaOH起始濃度增大，Na2FeO4濃度逐漸增大，故答案為：增大；

②根據(jù)圖像，當(dāng)NaOH起始濃度為16mol·L-1，1.0~2.0h內(nèi)生成Na2FeO4的速率= =8mol·L-1·h-1，故答案為：8；

③根據(jù)圖像，A 點(diǎn)與B 點(diǎn)相比，Na2FeO4濃度A＞B，根據(jù)鐵元素守恒，n[Fe(OH)3]： A＜B，故答案為：＜；

(4)A．Fe(NO3)3溶液能夠溶解Na2FeO4，不選；B．NH4Cl溶液能夠溶解Na2FeO4，不選；C．CH3COONa電離出的鈉離子能夠抑制Na2FeO4的溶解，可以選擇；故選C；

(5)①2H2(g)+O2(g)=2H2O (1) △H=akJ·mol-1 ，②NaCl(aq)+ H2O(1)=NaClO(aq)+H2(g) △H=bkJ·mol-1，③4Na2FeO4(aq)+10H2O(1)=4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) △H=c kJ·mol-1 。根據(jù)蓋斯定律，將①×(-)-②×3-③×，得：2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)=2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+5H2O(1) △H=--3b- kJ·mol-1，故答案為：--3b-。