Question

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化學法。

（1）電化學法制備高鐵酸鈉采用鐵片作陽極，NaOH溶液作為電解質溶液，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”，原因可能是__                                 ____。

（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4 h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1 h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，6 h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1 mol Fe₃O₄氧化成高鐵酸鹽需10/3 mol電子，可提高電流效率

B．以低價態鐵的氧化物為電極，可以實現變廢(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

（1）Fe－6e^－＋8OH^－═FeO₄^2－＋4H₂O（2分）

（2）鐵絲網的接觸面積更大。（2分）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。（也可以直接寫電極反應式或綜合式：6OH^－－6e^－+2Fe=Fe₂O₃+3H₂O）（2分）

（3）ACD（2分，對1—2個給1分，全對得2分，錯1個即不給分）

（4）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，10~20℃生成為主要因素，20℃以后分解為主要因素。（2分）

（5）BCD（2分，對1—2個給1分，全對得2分，錯1個即不給分）

解析: