电解高铁酸盐(如K2FeO4)是一种高效绿色氧化剂,可用于废水和生活用水的处理.从环境保护的角度看,制备高铁酸盐较好的方法为电解法:Fe+2NaOH+2H2O═
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电解高铁酸盐(如K2FeO4)是一种高效绿色氧化剂,可用于废水和生活用水的处理.从环境保护的角度看,制备高铁酸盐较好的方法为电解法:Fe+2NaOH+2H2O═Na2FeO4+H2↑. (1)采用铁片作阳极,NaOH溶液为电解质溶液,电解制备高铁酸钠,其电流效率可达到40%.写出阳极的电极反应式:______. (2)铁丝网电极是更理想的阳极材料,相同条件下,可将电流效率提高至70%以上,原因是______.研究亦发现,铁电极在某一电压范围内会生成Fe2O3膜而“钝化”,钝化的原因用反应式表示为______. (3)FeO42-易与水反应生成絮状氢氧化铁,也会影响高铁酸盐的产率.若以铁丝网为阳极,在中间环节(对应图1中4h后)过滤掉氢氧化铁,合成过程中FeO42-浓度以及电流效率随时间的变化如图1中实线所示(图中曲线是每隔1h测得的数据).图中虚线部分对应于没有过滤氢氧化铁而连续电解的情况.下列判断正确的是______ A.过滤掉氢氧化铁有利于获得较高浓度的高铁酸盐溶液 B.过滤掉氢氧化铁对电流效率影响不大 C.实验表明氢氧化铁的存在影响高铁酸盐浓度的增加 D.实验表明不过滤掉氢氧化铁,6h后电流效率几乎为0 (4)碱性条件下,高铁酸盐的稳定性与温度有关(如图2).随温度升高,高铁酸盐产率先增大后减小的原因是______.
(5)人们还对用铁的氧化物作电极制备高铁酸盐进行了研究,例如以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐,该研究方向的价值在于______ A.将1mol Fe3O4氧化成高铁酸盐需10/3mol电子,可提高电流效率 B.以铁的氧化物为电极,可以实现变废(Fe3O4或铁锈)为宝(高铁酸盐) C.自然界几乎没有铁单质,而有大量磁铁矿,该方法的原料来源广泛 D.磁铁矿作为多孔电极不会出现钝化现象. |
答案
(1)铁失去电子,在碱性溶液中生成高铁酸根离子,同时有水生成,故答案为:Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O; (2)铁丝网比铁片接触面积更大,电流效率更高,阳极铁失去电子,氢氧根也可能失去电子生成氧气,再与铁反应生成氧化铁, 故答案为:铁丝网的接触面积更大;因为铁电极上发生析氧反应4OH--4e-═O2↑+2H2O,氧气将铁氧化而得到氧化铁膜; (3)由图可知,4h后若没有过滤氢氧化铁,高铁酸根离子浓度及电流效率均降低,A、C正确,B错误;虚线所示,6h后电流效率几乎为0,D正确,故答案为:ACD; (4)高铁酸盐产率增高说明温度升高加快了高铁酸盐的生成速率,产率降低说明温度升高加快了高铁酸盐的分解速率, 故答案为:升温电解一方面加快了高铁酸盐的生成速率,另一方面又加速FeO42-的分解; (5)四氧化三铁不导电,不会提高电流效率,A错误;将铁的氧化物变为高铁酸盐,是变废为宝,B正确;磁铁矿存在较广,来源较为丰富,C正确;磁铁矿作为多孔电极不容易被氧化为氧化膜,D正确.故答案为:BCD. |
举一反三
下列结论均出自《实验化学》中的实验,其中不正确的是( )A.往新配制的可溶性淀粉溶液中滴加碘水,溶液显蓝色,用CCl4不能从中萃取出碘 | B.当锌完全溶解后,铁与酸反应产生氢气的速率会显著减慢,此现象可作为判断镀锌铁皮中锌镀层是否完全被反应掉的依据 | C.提取海带中碘元素,为保证I-完全氧化为I2,加入的氧化剂(H2O2或新制氯水)均应过量 | D.制备硫酸亚铁铵晶体时,最后在蒸发皿中蒸发浓缩溶液时,只需小火加热至溶液表面出现晶膜为止,不能将溶液全部蒸干 |
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下列实验原理、装置、试剂选用、结论正确的是( )
A.用湿润的pH试纸测定稀盐酸的pH | B.用下图1构成锌-铜原电池 | C.用下图2根据有关实验现象推知酸性:CH3COOH>H2CO3>C6H5OH | D.用下图3验证溴乙烷发生消去反应生成烯烃 |
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下列叙述不正确的是( )A.工业上电解饱和食盐水的阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑ | B.铁船船体上镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀 | C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应:O2+2H2O+4e-=4OH- | D.某同学用右图所示装置完成反应:2HCl+2Ag=2AgCl↓+H2↑ |
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下列有关说法正确的是( )A.电解饱和食盐水可制得金属钠 | B.铜锌原电池工作时电子沿外电路从铜电极流向锌电极 | C.铅蓄电池在放电过程中负极质量减小,正极质量增加 | D.锡青铜表面生成Cu2(OH)3Cl覆盖物的过程属电化学腐蚀但不是化学反应 |
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在理论上可用于设计原电池的化学反应是( )A.2Al(s)十2NaOH(aq)+2H2O(1)=2NaAlO2(aq)+3H2(g);△H<0 | B.Ba(OH)2•8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3•H2O(aq)+8H2O(1);△H>0 | C.CaC2(s)+2H2O(1)→Ca(OH)2(s)+C2H2(g);△H<0 | D.FeCl3(aq)十3H2O(1)⇌Fe(OH)3(s)+3HCl(aq);△H>0 |
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