Question

11．高铁酸盐（K₂FeO₄、Na₂FeO₄）在能源、环保等方面有着广泛的用途．干法、湿法制备高铁酸盐的原理如下表所示．

干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色K2FeO4和KNO2等产物
湿法	强碱性介质中，Fe（NO3）3与NaClO反应生成紫红色Na2FeO4溶液

（1）干法制备K₂FeO₄的化学方程式为Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH═2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：1．
（2）工业上用湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的流程如图所示：

①反应Ⅰ的离子方程式为2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O．
②反应Ⅱ的化学方程式为3NaClO+10NaOH+2Fe（NO₃）₃=2Na₂FeO₄+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O．
③加入饱和KOH溶液的目的是增大K⁺浓度，促进K₂FeO₄晶体析出．
（3）高铁酸钾在水中既能消毒杀菌，又能净水，是一种理想的水处理剂．它能消毒杀菌是因为，它能净水的原因是高铁酸钾有强氧化性，高铁酸钾与水反应生成的Fe（OH）₃胶体有吸附性使水澄清．

Answer 1

分析 （1）反应Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O中，Fe元素化合价升高，化合价由+3价升高到+6价，被氧化，N元素化合价由+5价降低到+2价，结合方程式判断；
（2）反应Ⅰ：2NaOH+Cl₂═NaCl+NaClO+H₂O，反应Ⅱ：3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，加入饱和KOH溶液可以增大K⁺的浓度，使平衡向右移动，以此解答该题；
（3）K₂FeO₄具有强氧化性，可用于杀菌消毒，可生成Fe（OH）₃，具有吸附性；

解答 解：（1）反应Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O中，Fe元素化合价升高，化合价由+3价升高到+6价，被氧化，N元素化合价由+5价降低到+2价，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：1，
故答案为：3：1；
（2）①反应Ⅰ为复分解反应，方程式为：2NaOH+Cl₂═NaCl+NaClO+H₂O，离子方程式为：2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案为：2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O；
②反应Ⅱ为氧化还原反应，+3价铁被氧化成+6价铁，+1价的氯被氧化为-1价，反应的化学方程式：3NaClO+10NaOH+2Fe（NO₃）₃=2Na₂FeO₄+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，
故答案为：3NaClO+10NaOH+2Fe（NO₃）₃=2Na₂FeO₄+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O；
③Na₂FeO₄+2KOH?K₂FeO₄+2NaOH，加入饱和KOH溶液可以增大K⁺的浓度，使平衡向右移动，析出晶体，故答案为：增大K⁺的浓度，促进K₂FeO₄晶体析出．
（3）K₂FeO₄具有强氧化性，可用于杀菌消毒，可生成Fe（OH）₃，具有吸附性，可除去水的悬浮性杂质，
故答案为：高铁酸钾有强氧化性，高铁酸钾与水反应生成的Fe（OH）₃胶体有吸附性使水澄清；

点评 本题考查实验方案设计与评价，为高考不变的一个题型，每年高考必考，是热点题型、也是高考难点之一．本题主要考查了氧化还原反应和离子反应方程式的书写、化学平衡的移动、胶体的净水原理．重点是利用化合价的升价和化学计量数判断氧化剂和还原剂的比例，难度中等．