高中化学试题解析441

高中化学试题解析441

1. 高铁酸盐在水处理等领域有广泛应用。

（1）高铁酸根(FeO₄^2-)具有强氧化性，可以杀菌消毒，其还原产物能进一步起到净水作用，净水的原因是________。

（2）高铁酸盐的结构分析

一种含K⁺和Na⁺的高铁酸盐晶体的晶胞结构示意图如下。

①基态+6价Fe的价层电子排布式是__________。

②该高铁酸盐的化学式是__________。

③FeO₄^2-的结构与SO₄^2-相似。该晶胞中Fe—O键的键长有2种，则2种Fe—O键的数目之比是__________，FeO₄^2-的空间构型是__________形。

（3）高铁酸盐的性质及制备

①高铁酸盐在碱性溶液中较稳定，在中性或酸性溶液中能快速产生O₂，写出酸性条件下反应的离子方程式：________________________________________。

②制备高纯度K₂FeO₄的方法之一：

上述流程中先制备Na₂FeO₄，再制备K₂FeO₄。通常不用含K⁺的氧化剂直接得到K₂FeO₄产品。结合Na₂FeO₄和K₂FeO₄的溶解性分析该方法的优点：_________。

答案：

（1）高铁酸根被还原得到的Fe³⁼可水解生成Fe(OH)₃胶体，该胶体能够吸附水中的悬浮杂质，起到净水作用

（2）①. 3d²

②. K₃NaFe₂O₈

③. 3∶1

④. 四面体形

（3）①. 

②. 相同温度下，Na₂FeO₄的溶解度大于K₂FeO₄，向溶出得到的含FeO₄^2-的滤液中加入浓KOH，可利用K₂FeO₄更小的溶解度使K₂FeO₄充分析出，更容易获得高纯度的产品；若直接用含K⁺的氧化剂反应，生成的K₂FeO₄会包裹在反应物表面，阻碍反应进一步进行，难以得到高纯度产物

分析：

⑴高铁酸根的还原产物为Fe^3+，Fe3+水解生成的氢氧化铁胶体具有很大的比表面积，可吸附水中悬浮杂质，将其沉淀起到净水的作用。

⑵①基态Fe原子价层电子排布为3d⁶4s²，失去6个电子形成+6价Fe时，电子按从外往内的顺序失去，因此其价层电子排布为3d²。

②观察晶胞结构可知，每个晶胞中有Fe原子2个；Na位于晶胞8个顶点，依均摊法Na原子总数为1；K位于晶胞棱上和体内，依均摊法总数为3个；O原子位于体心，共有8个；所以其化学式为K₃NaFe₂O₈。

③SO₄^2-为正四面体形，FeO₄^2-与其结构相似，但其Fe—O键有两种，因此空间结构为四面体形；观察晶胞结构，每个FeO₄^2-有4个Fe—O键，其中有3个受钠离子影响，1个受钾离子影响，导致有两种不同的Fe—O键，其数目比为3∶1。

⑶①酸性条件下FeO₄^2-发生歧化反应，Fe从+6价降为+3价，部分-2价O升高为0价生成O₂，根据得失电子守恒和原子守恒配平得到对应离子方程式：

②相同温度下，Na₂FeO₄的溶解度大于K₂FeO₄，向含FeO₄^2-的滤液中加入浓KOH，可使溶解度更小的K₂FeO₄充分析出，容易获得高纯度的产品；若直接用含K⁺的氧化剂反应，生成的K₂FeO₄会覆盖在反应物表面，阻碍反应进行，难以得到高纯度产物。

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