Question

高铁酸钠（Na2FeO4）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

高铁酸钠（Na2FeO4）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Na2FeO4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 4mol?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）

Answer 1

（1）Na₂FeO₄在水溶液中会发生水解，并且水解后溶液呈碱性，如果在氢氧化钠溶液中，NaOH溶液呈碱性，会抑制其水解，有利于减少产品损失，
故答案为：Na₂FeO₄ 在水溶液中水解后溶液呈碱性，NaOH溶液呈碱性会抑制其水解，有利于减少产品损失；
（2）根据反应信息知道：反应物是金属锌、高铁酸钠、产物是氢氧化铁、氢氧化锌，配平后的方程式为3Zn+2Na₂FeO₄+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4NaOH，
故答案为：3Zn+2Na₂FeO₄+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4NaOH；
（3）n（NO）=

2.688L

22.4L/mol

=0.12mol，溶液中还有H⁺，说明硝酸未反应完，所以溶液中只含Fe³⁺，溶液中有n（NO₃^-）=200mL×4mol?L^-1/1000mL?L^-1-0.12mol=0.68mol，根据电荷守恒 n（NO₃^-）×1=n（H⁺）×1+n（Fe³⁺）×3，n（Fe³⁺）=0.2mol，样品中所有铁元素物质的量为0.2mol．
设样品中Fe的物质的量为x，Fe₃O₄的物质的量为y
56g?mol^-1×x+232g?mol^-1×y=13.12g
x+3y=0.2mol，
解得：x=0.11mol，y=0.03mol  
单质铁的质量分数为

0.11mol×56g/mol

13.12g

×100%=47%，
故答案为：47%．

Answer 2

（1）Na2FeO4在水溶液中会发生水解，并且水解后溶液呈碱性，如果在氢氧化钠溶液中，NaOH溶液呈碱性，会抑制其水解，有利于减少产品损失，
故答案为：Na2FeO4 在水溶液中水解后溶液呈碱性，NaOH溶液呈碱性会抑制其水解，有利于减少产品损失；
（2）根据反应信息知道：反应物是金属锌、高铁酸钠、产物是氢氧化铁、氢氧化锌，配平后的方程式为3Zn+2Na2FeO4+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4NaOH，
故答案为：3Zn+2Na2FeO4+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4NaOH；
（3）n（NO）=
2.688L
22.4L/mol
=0.12mol，溶液中还有H+，说明硝酸未反应完，所以溶液中只含Fe3+，溶液中有n（NO3-）=200mL×4mol?L-1/1000mL?L-1-0.12mol=0.68mol，根据电荷守恒 n（NO3-）×1=n（H+）×1+n（Fe3+）×3，n（Fe3+）=0.2mol，样品中所有铁元素物质的量为0.2mol．
设样品中Fe的物质的量为x，Fe3O4的物质的量为y
56g?mol-1×x+232g?mol-1×y=13.12g
x+3y=0.2mol，
解得：x=0.11mol，y=0.03mol
单质铁的质量分数为
0.11mol×56g/mol
13.12g
×100%=47%，
故答案为：47%。