二氧化氯、铁酸钠以及臭氧是饮用水的“三净客”，用铁酸钠(Na2FeO4)处理来自河流湖泊的...

二氧化氯、铁酸钠以及臭氧是饮用水的“三净客”，用铁酸钠(Na2FeO4)处理来自河流湖泊的水，以作为人们生活饮用水，是一项较新的技术。以下叙述中正确的是( )

①二氧化氯对水具有消毒、净化双效功能 ②臭氧可消除水洗物中残留的农药残留，杀灭水中的细菌病毒 ③臭氧、明矾净水原理相同 ④用Na2FeO4净水具消毒和净化双效功能

A.②④ B.③④ C.①③ D.①④

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用二氧化氯（ClO2）、高铁酸钠（Na2FeO4，摩尔质量为166g/mol）等新型净水剂替代传统的净水剂Cl2对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术。ClO2和Na2FeO4在水处理过程中分别被还原为Cl－和Fe3+。

（1）Na2FeO4之所以能净水、杀菌、消毒，原因是_________。

（2）已知二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的有毒气体，其熔点为－59℃，沸点为11.0℃，易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得。用下图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2。

①A中反应产物有K2CO3、ClO2等，请写出反应方程式__________________。

②A部分还应添加温度控制装置，如水浴加热或酒精灯、温度计，B部分还应补充的装置为_____________（说明原因）。

③该装置按②补充完整后，装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是_______________（填“A”“B”或“C”），请画出正确的装置图________。

④ClO2需随用随制，产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的含量，进行了下列实验：

步骤1：准确量取ClO2溶液10ml，稀释成100ml试样；量取V1ml试样加入锥形瓶中；

步骤2：调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；

步骤3：加入淀粉指示剂，用cmol/LNa2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2ml。（已知2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI）

步骤2的目的________（用离子方程式表示）。当____________时，可以判断此滴定操作达到终点；由以上数据可以计算原ClO2溶液的浓度为_____g/L（用含字母的代数式表示）。

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用二氧化氯（ClO2）、高铁酸钠（Na2FeO4，摩尔质量为166g/mol）等新型净水剂替代传统的净水剂Cl2对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术。ClO2和Na2FeO4在水处理过程中分别被还原为Cl－和Fe3+。

（1）Na2FeO4之所以能净水、杀菌、消毒，原因是　　　　　　 。

（2）已知二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的有毒气体，其熔点为－59℃，沸点为11.0℃，易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得。用下图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2。

①A中反应产物有K2CO3、ClO2等，请写出反应方程式　　 　 　　　　　　　 。

②A部分还应添加温度控制装置，如水浴加热或酒精灯、温度计，B部分还应补充的装置为 　　　　 　　 （说明原因）。

③该装置按②补充完整后，装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是　　 　　　　 　　 （填“A”“B”或“C”），请画出正确的装置图。

④ClO2需随用随制，产物用水吸收得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的含量，进行了下列实验：

步骤1：准确量取ClO2溶液10ml，稀释成100ml试样；量取V1ml试样加入锥形瓶中；

步骤2：调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；

步骤3：加入淀粉指示剂，用cmol/LNa2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2ml。（已知2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI）

步骤2的目的　　　　　　 （用离子方程式表示）。当　　 　　　　 时，可以判断此滴定操作达到终点；由以上数据可以计算原ClO2溶液的浓度为　　 　 g/L（用含字母的代数式表示）。

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（18分）高铁酸盐（如K₂FeO4）是一种高效绿色氧化剂，可用于饮用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化学法。

（1）电化学法制备高铁酸钠采用铁片作阳极，NaOH溶液作为电解质溶液，其电流效率可达到40%。写出阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式：________。

（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产生氧气使阳极表面生成Fe₂O₃膜而“钝化”。写出产生O₂的电极反应方程式：________。

（3）FeO₄^2—易与水4h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（对应图中4h后）过滤掉氢氧化铁，反应过程中FeO₄^2—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________(填编号)

①过滤：掉氢氧化铁有利于获得较高浓度的高铁酸盐溶液

②过滤掉氢氧化铁对电流效率影响不大

③实验表明不过滤掉氢氧化铁，6h后电流效率几乎为0

（4）在相同的pH条件下，经过相同的反应时间，高铁酸盐的产率与温度关系如图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，该研究方向的价值有________（至少答一点）。

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臭氧有强氧化性能在一定条件下将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO42- 和NO3 -。臭氧可用于净化空气，饮用水消毒，处理工业废物和作为漂白剂。

(1)NO3-中心原子轨道的杂化类型为___________；SO42- 的空间构型为_____________（用文字描述）。

(2)Fe3+基态核外外层电子排布式为__________________。

(3)臭氧可用于含CN一碱性电镀废水的处理。第i步：CN一转化为OCN－；第ii步： OCN一继续转化为CO32一及两种单质气体。若第ii步转化时，O3与OCN－物质的质量之比为3∶2，该步反应的离子方程式为_______。

(4)为测定大气中臭氧(O3)含量，将0℃、1.01×105Pa的空气VL慢慢通过足量KI溶液，使臭氧完全反应；然后将所得溶液用amL cmol/L的Na2S2O3溶液进行滴定恰好到达终点。

(已知：2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)

①O3与KI溶液反应生成两种单质，则反应的化学方程式__________________________。

②该滴定实验中除烧杯、锥形瓶外，还需要的玻璃仪器是_____________；

③该实验中可选用_______(填物质名称)作指示剂。空气中臭氧的体积分数为_______。

④甲同学认为在滴定前应微热溶液，以排除溶液中溶解的O3和O2，不然会使滴定结果偏_____(填“低”或“高”)。

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（9分）高铁酸钠是一种高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，反应原理为：在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4，过滤得到粗产品，再用NaOH溶液溶解，重结晶，用有机溶剂脱碱，低温烘干得到固体样品。反应方程式为：

3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH＝2Na2FeO4↓+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O

（1）上述制备过程中，用NaOH溶液溶解粗产品而不用水的原因是　　　　　　　　　 。

（2）高铁酸钠电池是一种新型可充电电池，电解质为NaOH溶液，放电时负极材料为Zn，正极产生红褐色沉淀，写出该电池反应方程式　　　　　　　　 。

（3）生产高铁酸钠的原料之一Fe(NO3)3用黑色粉末Fe（含有Fe3O4）与稀硝酸反应制备。准确称取该黑色粉末13．12g，加入200mL 4 mol·L-1 HNO3搅拌，固体完全溶解，共收集到标准状况下2688mL的气体，经分析其中只含有NO，并测得此时溶液中c(H+)＝0．4mol·L-1（设反应前后溶液体积不变）。通过以上数据，计算该黑色粉末中Fe的质量分数。（写出计算过程，结果保留两位小数）

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高铁酸钠（Na2FeO4）是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂。

（1）Na2FeO4中铁元素化合价是　　 价，Na2FeO4具有较强的 　　　 （填“氧化性”或“还原性”）。

（2）用Na2FeO4给水消毒、杀菌时得到的Fe3+可以净水，Fe3+净水原因是 　　　　　　　　　 （用离子方程式表示）。

（3）工业上可用FeCl3 、NaOH 、NaClO三种物质在一定条件下反应制得Na2FeO4，完成下列化学方程式：2FeCl3 + 10NaOH + 3NaClO = 2　　　　　 + 5　　　　　 + 9　　　　　　 。

（4）工业上还可用电解浓NaOH溶液的方法制Na2FeO4 。

①若电解所需的浓NaOH溶液为16 mol/L，则在实验室配制500 mL该浓度的溶液需NaOH的质量为

______g；

② 电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如下图所示：

阳极的电极反应式为　　　　　　 　　　　　　　　　 　　 ；可循环使用的物质是　　　　　 。

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用高铁酸钠(Na2FeO4)对河(湖)水消毒是城市饮水处理的新技术。已知反应Fe2O3＋3Na2O22Na2FeO4＋Na2O，下列说法正确的是(　　)

A．Na2O2既是氧化剂又是还原剂

B．3 mol Na2O2发生反应，有12 mol电子转移

C．在Na2FeO4中Fe为＋4价，具有强氧化性，能消毒杀菌

D．Na2FeO4既是氧化产物又是还原产物

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