综合题15.0分
化学

高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效多功能水处理剂,具有极强的氧化性。

21.已知:4FeO42-+10H2O 4Fe(OH) 3+8OH-+3O2↑。K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有    。同浓度的高铁酸钾在pH为4.74、7.00、11.50的水溶液中最稳定的是pH=        的溶液。

22.高铁酸钾有以下几种常见制备方法:

①干法制备K2FeO4的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为______________。

②湿法制备中,若Fe(NO33加入过量,在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4,此反应的离子方程式:____________________。

③制备中间产物Na2FeO4,可采用的装置如图所示,则阳极的电极反应

式为                

23.比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电,其总反应为:    3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH 放电时负极附近PH变化                ,正极反应为:_____________________。

24.25℃时,CaFeO4的Ksp=4.54×l0-9,若要使1000 L含有2.0×l0-4 mol·L-l K2FeO4的废水中的c(FeO42-)有沉淀产生,理论上至少加入Ca(OH)2的物质的量为____     mol。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

K2FeO4具有强氧化性,能够消毒杀菌;同时FeO42- 被还原成Fe3+,Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体,能够吸附水中悬浮杂质      11.50

解析

在K2FeO4中Fe的化合价为+6价,具有强氧化性,能够对水进行杀菌消毒;同时FeO42- 被还原成Fe3+,Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体,表面积大吸附力强,能够吸附水中悬浮杂质,从而可以起到净化作用;根据方程式4FeO42-+10H2O4Fe(OH) 3+8OH-+3O2↑可知增大生成物OH-的浓度,可以使平衡逆向移动,从而可以减小FeO42-的反应,所以应该选择溶液碱性强的pH=11.50的溶液。

考查方向

本题主要考查了电化学、Ksp的计算。

解题思路

在K2FeO4中Fe的化合价为+6价,具有强氧化性,FeO42- 被还原成Fe3+,Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体

易错点

Ksp的计算、电极方程式的书写。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

①3:1;

解析

①干法制备K2FeO4的反应是Fe2O3+3KNO3+4KOH 2K2FeO4+3KNO2+ 2H2O,在该反应中氧化剂KNO3与还原剂Fe2O3的物质的量之比为3:1;

②湿法制备中,若Fe(NO3) 3加入过量,在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4,此反应的离子方程式:2FeO42-+Fe3++8OH=3FeO43-+4H2O; 

③制备中间产物Na2FeO4,若采用电解的方法,则阳极Fe的电极反应式为Fe+8OH-6e=FeO42─+4H2O;

考查方向

本题主要考查了电化学、Ksp的计算。

解题思路

①干法制备K2FeO4的反应中氧化剂KNO3与还原剂Fe2O3的物质的量之比为3:1;

②湿法制备中,若Fe(NO3) 3加入过量,在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4

易错点

Ksp的计算、电极方程式的书写。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

变小   FeO42-+4H2O+3e== Fe(OH)3+5OH;(4)2.27×10-2

解析

比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电,其总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。则在放电时负极材料为失去电子变为Zn2+结合氢氧根,故PH变小;在正极上的反应为:FeO42-+4H2O+3e== Fe(OH)3+5OH;Ksp=c(Ca2+)·c(FeO42-)≥4.54×l0-9,c(FeO42-)= 2.0×l0-4 mol/L,所以c(Ca2+)≥4.54×l0-9÷c(FeO42-)= 4.54×l0-9÷2.0×l0-4=2.27×10-5mol/L,因此n(Ca(OH)2) ≥2.27×10-5mol/L×1000L=2.27×10-2mol。

考查方向

本题主要考查了电化学、Ksp的计算。

解题思路

在放电时负极材料为失去电子变为Zn2+结合氢氧根,故PH变小。

易错点

Ksp的计算、电极方程式的书写。

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

2.27×10-2

解析

比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电,其总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。则在放电时负极材料为失去电子变为Zn2+结合氢氧根,故PH变小;在正极上的反应为:FeO42-+4H2O+3e== Fe(OH)3+5OH;Ksp=c(Ca2+)·c(FeO42-)≥4.54×l0-9,c(FeO42-)= 2.0×l0-4 mol/L,所以c(Ca2+)≥4.54×l0-9÷c(FeO42-)= 4.54×l0-9÷2.0×l0-4=2.27×10-5mol/L,因此n(Ca(OH)2) ≥2.27×10-5mol/L×1000L=2.27×10-2mol。

考查方向

本题主要考查了电化学、Ksp的计算。

解题思路

在放电时负极材料为失去电子变为Zn2+结合氢氧根,故PH变小。

易错点

Ksp的计算、电极方程式的书写。