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高铁酸钠专题

简介：Na2FeO4(高铁酸钠)作新型净水剂：原理是高价铁具有强氧化性，能杀菌消毒；同时生成Fe(OH)3胶体，能吸附水中的杂质悬浮物，因此它是一种新型的净水剂；高铁酸是三氧化铁的水化物，紫黑色固体，化学式H2FeO4。其中铁的化合价为+6，得电子的能力很强，所以FeO42－氧化性极强。高铁酸是强酸，但溶于水中会迅速反应，所以H2FeO4在水中显不出酸性， H2FeO4与水反应，生成氢氧化铁和氧气，六价铁被还原成三价铁：4H2FeO4+2H2O=4Fe(OH)3+3O2↑ 刚生成的氧气中含大量未结合成氧分子的游离氧原子，氧原子氧化性极强，可以迅速杀灭水中微生物，同时氢氧化铁胶体会吸附水中的悬浮物并形成沉淀从而除去它们。高铁酸盐也可作净水剂：  
4Na2FeO4+10H2O======4Fe(OH)3+3O2↑+8NaOH   4K2FeO4+10H2O======4Fe(OH)3+3O2↑+8KOH  
可用氢氧化铁、次氯酸钠、氢氧化钠在高温下反应制取高铁酸钠：  2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH ===2Na2FeO4+3NaCl+5H2O （湿法） 2FeSO4＋4Na2O2→2Na2FeO4＋2Na2SO4（干法） 高铁酸钠也可用过氧化钠与熔融的赤铁矿在高温下反应制得：   Fe2O3+3Na2O2=====2Na2FeO4+Na2O 
练习：1．用高铁酸钠(Na2FeO4)对河湖水消毒是城市饮水处理的新技术。已知获得高铁酸钠的反应为：Fe2O3＋mNa2O2＝nNa2FeO4＋Na2O，下列说法中正确的是   
A．该反应中，铁元素的化合价由＋3价升高到＋6价 
B．该反应中涉及的物质都是氧化物   
C．化学计量数m＝n  D．高铁酸钠中铁元素质量分数最大 
2．2010年8月15日为舟曲特大山洪泥石流灾害全国哀悼日，为防止大灾之后有大疫，灾区的饮用水消毒是防止病从口入的措施之一。高铁酸钠是一种新型、高效、多功能水处理剂，高铁酸钠(Na2FeO4)制备方法有： 
湿法制备的主要反应为：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO42－＋3Cl－＋5H2O， 干法制备的主要反应为：
2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑ 下列有关说法不正确的是(  ) 
A．高铁酸钠中铁显＋6价  B．湿法中每生成1 mol Na2FeO4转移3 mol电子 
C．干法中每生成1 mol Na2FeO4转移4 mol电子 
D．Na2FeO4处理水时，不仅能消毒杀菌，还能除去水体中的H2S、NH3等，生成的Fe(OH)3还能吸附水中的悬浮杂质 
3．高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效、多功能的水处理剂。湿法制备的离子反应方程式: 2Fe(OH)3＋3ClO-＋4OH-→ 2FeO42-＋3Cl-＋5H2O;干法制备化学反应方程式:2FeSO4＋4Na2O2→2Na2FeO4＋2Na2SO4。有关分析错误的是 
A．等物质的量Na2FeO4氧化能力优于次氯酸钠   B．湿法中氢氧化铁被氧化 
C．干法中每生成1 mol Na2FeO4转移3 mol电子  D．高铁酸钠的氧化性大于次氯酸钠 
4.铁的重要化合物高铁酸钠是一种新型饮用水消毒剂，具有氧化能力强、安全性好等优点。 ①高铁酸钠生产方法之一是电解法，其原理为Fe＋2NaOH＋2H2O===Na2FeO4＋3H2↑，则电解时阳极的电极反应式是  ____________________________________________  。 ②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高铁酸钠、氯化纳和水，该反应的离子方程式为  ____________________________________________    。
①Fe－6e－＋8OH－＝FeO42－＋4H2O    ②2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋3Cl－＋5H2O
5.高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，原理为 3NaClO+2Fe(NO3)3+ 10NaOH ==2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O, Na2FeO4+2KOH==K2FeO4+2NaOH. 主要的生产流程如下： 

(1)写出反应①的离子方程式：____。  
(2)流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下Ksp(K2FeO4)____Ksp(Na2 FeO4)（填“>”、“<” 或“=”）。  
(3)反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。 图1为不同的温度下，不同质量浓度的Fe( NO3)3对K2 FeO4生成率的影响； 图2为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4的生成率的影响。  
①工业生产中最佳温度为___℃，此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液的最佳质量浓度之比为____。 
②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe(OH)3，写出该反应的离子方程式：_____________________________，若Fe(NO3)3加入过量，在碱性条件下，K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式为_______________________________________________。 
(4) K2FeO4在水溶液中易水解：4FeO42-+10H2O ==== 4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑。在“提纯”K2FeO4的过程中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用_______（填序号）。 
 A．水      B．CH3COONa、异丙醇     C．NH4Cl、异丙醇     D．Fe(NO3)3、异丙 
(5)制备高铁酸钠的两种方法的主要反应原理如下： 湿法制备--2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O； 干法制备--2FeSO4+6Na2O2═2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑． 下列有关说法中错误的是（  ） 
A．高铁酸钾与水反应时，水发生氧化反应  B．湿法中每生成1mol Na2FeO4共转移3mol电子 
C．干法中每生成1mol Na2FeO4共转移3mol电子  D．K2FeO4处理水时，不仅能杀菌，还能使悬浮杂质沉降 
（6）环保领域有用镍（Ni）铁做电极，浓NaOH溶液做电解液，下列说法正确是（  ） 
A．铁是阳极，电极反应为Fe-2e-+2OH-═Fe(OH)2 
B．电解一段时间后，镍电极附近溶液的pH减小 
C．若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeO42- 
D．每制得1mol Na2FeO4，理论上可以产生67.2L气体 
3  (1)Cl2+2OH-==Cl- +ClO- +H2O  (2)< 
(3)26；6:5； 3ClO-+Fe3+ +3H2O==Fe(OH)3↓+3HClO  2FeO42- +Fe3+ +8OH-==3FeO43- +4H2O (4)B （5）C  （6）C
6. 高铁酸钠(Na2FeO4）是一种新型饮用水消毒剂。某研究小组设计了用工业废铁屑（含铜、碳、硅等）制取高铁酸钠的工艺流程，其中X、Y、Z是含铁化合物．

（1）废铁屑中加入碳酸钠热溶液的目的_______________________。
（2）试写出上述过程中X转化为Y的离子方程式_______________。
 （3）写出Cl2将Z氧化为Na2FeO4的化学方程式_______________________。 
（4）高铁酸钠消毒后的还原产物具有净水作用，解释净水原理______________。 
（5）高铁酸钠还可以用电解法：Fe+2NaOH+2H2O=Na2FeO4+2H2↑,写出电解时阳极的电极反应式_____________。 
【答案】⑴ 清洗废铁屑表面的油污； （2）2Fe2+ + H2O2 + 2H+ ==2Fe3+ + 2H2O    
（3）10NaOH + 3Cl2 + 2Fe(OH)3 =  2Na2FeO4 + 6NaCl + 8H2O  （4）高铁酸盐在杀菌消毒时，本身被还原成Fe3+，Fe3+易水解生成Fe(OH)3，具有胶体的性质，可吸附水中的悬浮杂质，而起到净化水的作用。 （5）Fe－6e－＋8OH－＝FeO42－＋4H2O

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