Question

目前高铁酸钠（Na₂FeO₄）被广泛应用于水处理，具有高效、无毒的优点．
（1）将Fe（OH）₃与NaClO溶液混合，可制得Na₂FeO₄，完成并配平下列离子方程式
______Fe（OH）₃+______ClO^-+______=______FeO₄^2-+______Cl^-+______
（2）某地海水样品经Na₂FeO₄处理后，所含离子及其浓度如下表所示（H⁺和0H^-未列出）：

离子	SO42-	Mg2+	Fe3+	Na+	Cl-
浓度（mol/L）	a	0.05	0.10	0.50	0.58

常温下，取一定量经Na₂FeO₄处理过的海水为原料制备精制食盐水和MgCl₂?7H₂0，过程如下：

注：离子的浓度小于1.0×10^-5mol/L，可认为该离子不存在；K_sp[Fe（OH）₃]=1.0×10^-38 K_sp[Mg（OH）₂]=5.0×10^-12；操作过程中溶液体积变化忽略不计．
①表格中的a______0.16 （填“＜”、“＞”或“=”）．
②沉淀A的组成为______ （填化学式）
③加入的过量试剂X为______ （填化学式）
④加入过量HCl的作用为______．

Answer 1

【答案】分析：（1）反应中Fe（OH）₃→FeO₄^2-，Fe元素化合价由+3升高为+6价，总共升高3价，ClO^-→Cl^-，Cl元素化合价由+1价降低为-1价，总共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故Fe（OH）₃系数为2，故ClO^-系数为3，由元素守恒可知，FeO₄^2-系数为2，Cl^-系数为3，根据电荷守恒可知，反应物还有OH^-，OH^-系数为4，根据H元素、O元素守恒可知，生成物含有H₂O，其系数为5．
（2）①由表中Mg²⁺、Fe³⁺的浓度及K_sp[Fe（OH）₃、K_sp[Mg（OH）₂]可知，该溶液呈酸性，再利用电荷守恒可知，2c（SO₄^2-）+c（Cl^-）+c（OH^-）=2c（Mg²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺），据此判断．
②由工艺流程图可知，处理的海水调节PH值，目的是Fe³⁺将转化为Fe（OH）₃，除去溶液中的Fe³⁺．
③由工艺流程图可知，加入的过量试剂X目的是使滤液A中的SO₄^2-转化为沉淀，Mg²⁺转化为Mg（OH）₂，用钡离子沉淀SO₄^2-，氢氧根沉淀Mg²⁺，据此判断X．
④由工艺流程图可知，盐酸使Mg（OH）₂全部溶解转化为MgCl₂，在加热浓缩滤液C时Mg²⁺水解，抑制Mg²⁺水解．
解答：解：（1）反应中Fe（OH）₃→FeO₄^2-，Fe元素化合价由+3升高为+6价，总共升高3价，ClO^-→Cl^-，Cl元素化合价由+1价降低为-1价，总共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故Fe（OH）₃系数为2，故ClO^-系数为3，由元素守恒可知，FeO₄^2-系数为2，Cl^-系数为3，根据电荷守恒可知，反应物还有OH^-，OH^-系数为4，根据H元素、O元素守恒可知，生成物含有H₂O，其系数为5，配平后的离子方程式为2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
故答案为：2、3、4OH^-，2、3、5H₂O．
（2）①由K_sp[Fe（OH）₃、K_sp[Mg（OH）₂]可知，Mg²⁺完全沉淀时c（OH^-）=10^-7mol/L，Fe³⁺完全沉淀时c（OH^-）=10^-11mol/L，由表中Mg²⁺、Fe³⁺的浓度可知，该溶液呈酸性，c（H⁺）＞c（OH^-），利用电荷守恒可知，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．
故答案为：＞．
②由工艺流程图可知，处理的海水调节PH值，目的是Fe³⁺将转化为Fe（OH）₃，除去溶液中的Fe³⁺，故沉淀A的组成为Fe（OH）₃．
故答案为：Fe（OH）₃．
③由工艺流程图可知，加入的过量试剂X目的是使滤液A中的SO₄^2-转化为沉淀，Mg²⁺转化为Mg（OH）₂，用钡离子沉淀SO₄^2-，氢氧根沉淀Mg²⁺，故试剂X为Ba（OH）₂．
故答案为：Ba（OH）₂．
④由工艺流程图可知，盐酸使Mg（OH）₂全部溶解转化为MgCl₂，在加热浓缩滤液C时Mg²⁺水解，可以抑制Mg²⁺水解．
故答案为：使Mg（OH）₂全部溶解转化为MgCl₂；在加热浓缩滤液C时抑制Mg²⁺水解．
点评：考查氧化还原反应、溶度积计算、沉淀转化、溶液的有关计算、对化学工艺流程的理解、物质的分离提纯等，难度中等，（2）①为易错点、难点，根据电荷守恒判断原理、判断溶液的酸碱性是关键．