Question

（13分）（1）有人研究證明：使用氯氣作自來水消毒劑，氯氣會與水中有機物反應，生成如CHCl3等物質，這些物質可能是潛在的致癌致畸物質。目前人們已研發(fā)多種飲用水的新型消毒劑。下列物質不能作自來水消毒劑的是 （填序號）。

A．明礬 B．二氧化氯 C．臭氧 D．高鐵酸鈉(Na2FeO4)

（2）高鐵（VI）酸鹽是新一代水處理劑。其制備方法有：次氯酸鹽氧化法（濕法）和高溫過氧化物氧化法（干法）等。濕法是在堿性溶液中用次氯酸鹽氧化鐵（III）鹽，寫出該法的離子方程式： 。

（3）用高鐵（VI）酸鹽設計的高鐵（VI）電池是一種新型可充電電池，電解質溶液為KOH溶液，放電時的總反應：3Zn+2K2FeO4+8H2O→3Zn(OH­)2+2Fe(OH)3+4KOH

①寫出正極發(fā)生的電極反應式： 。

②用高鐵（VI）電池作電源，以Fe作陽極，以Cu作陰極，對足量KOH溶液進行電解，當有0.1molK2FeO4反應時，在電解池中生成H2 L（標準狀況），同時生成Fe(OH)3= mol。

③下表列出了某廠排放的含鋅廢水中的含量及國家環(huán)保標準值的有關數(shù)據(jù)：

	含鋅廢水水質	經(jīng)處理后的水國家環(huán)保標準值
Zn2＋濃度/(mg·L－1)	≤800	≤3.9
pH	1～5	6～9

經(jīng)處理后的廢水pH＝8，此時廢水中Zn2＋的濃度為 mg/L（常溫下，Ksp[Zn(OH)2]＝1.2×1017）， （填“符合”或“不符合”）國家環(huán)保標準。

Answer 1

（1）A （2）10OH－+3ClO－+2Fe3+=3Cl－+2FeO42-+5H2O

（3）①FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH- ②3.36 0.15 ③0.78 符合

【解析】

試題分析：

（1）A、明礬溶于水后，鋁離子水解出氫氧化鋁膠體，能夠吸附水中的懸浮雜質，達到凈水的目的，但是并沒有殺菌消毒的作用；二氧化氯、臭氧和高鐵酸鈉(Na2FeO4)均有較強的氧化性，有殺菌消毒的作用，因而能作自來水消毒劑。

根據(jù)題目的提示，濕法是在堿性溶液中用次氯酸鹽氧化鐵（III）鹽，再結合電子守恒以及“升失氧，降得還”的規(guī)律，可寫出其離子方程式：10OH－+3ClO－+2Fe3+=3Cl－+2FeO42-+5H2O；

（3）①放電時的總反應：3Zn+2K2FeO4+8H2O→3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，正極發(fā)生還原反應，得電子，化合價降低，所以可知正極反應為：FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-；

②當有0.1molK2FeO4反應時，根據(jù)FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-，知各電極上通過的電子為0.3mol。電解池中陽極反應為Fe-2e-=Fe2+，陰極反應為2H++2e-=H2↑，總反應為Fe2++2OH－＝Fe(OH)2，4 Fe(OH)2+O2+4H2O＝4Fe(OH)3，通過的電子為0.3mol時，原電池中生成氫氣0.15mol，即3.36LH2，同時生成Fe(OH)30.15mol；

③Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)·c2(OH－)，c(Zn2＋)＝Ksp[Zn(OH)2]/c2(OH－)，c(OH－)＝10－14/10－8＝10－6(mol·L－1)，代入表達式中，得c(Zn2＋)＝1.2×10－17/(10－6)2＝1.2×10－5(mol·L－1)，即1.2×10－5 mol·L－1×65×103 mg·mol－1＝0.78 mg·L－1，對照表中的數(shù)據(jù)知，c(Zn2＋)＜3.9 mg·L－1，故符合標準。

考點:物質的氧化性、氧化還原反應、原電池反應及其計算

點評:本題考查了物質的氧化性、氧化還原反應、原電池反應及其計算，難度較大。易錯點是（2）中的電極反應式的書寫，要結合化合價的升降以及產(chǎn)物的存在形式綜合分析。