Question

電解高鐵酸鹽（如K₂FeO₄）是一種高效綠色氧化劑，可用于廢水和生活用水的處理．從環境保護的角度看，制備高鐵酸鹽較好的方法為電解法：Fe+2NaOH+2H₂O═Na₂FeO₄+H₂↑．
（1）采用鐵片作陽極，NaOH溶液為電解質溶液，電解制備高鐵酸鈉，其電流效率可達到40%．寫出陽極的電極反應式：______．
（2）鐵絲網電極是更理想的陽極材料，相同條件下，可將電流效率提高至70%以上，原因是______．研究亦發現，鐵電極在某一電壓范圍內會生成Fe₂O₃膜而“鈍化”，鈍化的原因用反應式表示為______．
（3）FeO₄^2-易與水反應生成絮狀氫氧化鐵，也會影響高鐵酸鹽的產率．若以鐵絲網為陽極，在中間環節（對應圖1中4h后）過濾掉氫氧化鐵，合成過程中FeO₄^2-濃度以及電流效率隨時間的變化如圖1中實線所示（圖中曲線是每隔1h測得的數據）．圖中虛線部分對應于沒有過濾氫氧化鐵而連續電解的情況．下列判斷正確的是______
A．過濾掉氫氧化鐵有利于獲得較高濃度的高鐵酸鹽溶液
B．過濾掉氫氧化鐵對電流效率影響不大
C．實驗表明氫氧化鐵的存在影響高鐵酸鹽濃度的增加
D．實驗表明不過濾掉氫氧化鐵，6h后電流效率幾乎為0
（4）堿性條件下，高鐵酸鹽的穩定性與溫度有關（如圖2）．隨溫度升高，高鐵酸鹽產率先增大后減小的原因是______．
（5）人們還對用鐵的氧化物作電極制備高鐵酸鹽進行了研究，例如以磁鐵礦多孔電極制備高鐵酸鹽，該研究方向的價值在于______
A．將1mol Fe₃O₄氧化成高鐵酸鹽需10/3mol電子，可提高電流效率
B．以鐵的氧化物為電極，可以實現變廢（Fe₃O₄或鐵銹）為寶（高鐵酸鹽）
C．自然界幾乎沒有鐵單質，而有大量磁鐵礦，該方法的原料來源廣泛
D．磁鐵礦作為多孔電極不會出現鈍化現象．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知反應物和生成物，書寫方程式時要根據原子守恒和電荷守恒；
（2）接觸面積越大，電流越大；
（3）比較實線和虛線對應的坐標即可得出答案；
（4）產率增大說明生成速率增大，減小則說明分解速率增大．
解答：解：（1）鐵失去電子，在堿性溶液中生成高鐵酸根離子，同時有水生成，故答案為：Fe-6e^-+8OH^-═FeO₄^2-+4H₂O；
（2）鐵絲網比鐵片接觸面積更大，電流效率更高，陽極鐵失去電子，氫氧根也可能失去電子生成氧氣，再與鐵反應生成氧化鐵，
故答案為：鐵絲網的接觸面積更大；因為鐵電極上發生析氧反應4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，氧氣將鐵氧化而得到氧化鐵膜；
（3）由圖可知，4h后若沒有過濾氫氧化鐵，高鐵酸根離子濃度及電流效率均降低，A、C正確，B錯誤；虛線所示，6h后電流效率幾乎為0，D正確，故答案為：ACD；
（4）高鐵酸鹽產率增高說明溫度升高加快了高鐵酸鹽的生成速率，產率降低說明溫度升高加快了高鐵酸鹽的分解速率，
故答案為：升溫電解一方面加快了高鐵酸鹽的生成速率，另一方面又加速FeO₄^2-的分解；
（5）四氧化三鐵不導電，不會提高電流效率，A錯誤；將鐵的氧化物變為高鐵酸鹽，是變廢為寶，B正確；磁鐵礦存在較廣，來源較為豐富，C正確；磁鐵礦作為多孔電極不容易被氧化為氧化膜，D正確．故答案為：BCD．
點評：本題考查電化學應用及圖象分析，有較大的綜合性，難度較大．