Question

【題目】高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種安全性很高的水處理劑，其合成的部分流程如下。

資料：

ⅰ．高鐵酸鉀可溶于水，微溶于濃KOH溶液，在堿性溶液中較穩定，在酸性或中性溶液中快速產生O2，且﹢3價鐵能催化該反應。

ⅱ．次氯酸鉀容易分解，2KClO2KCl＋O2。

（1）實驗室使用高錳酸鉀與濃鹽酸制備氯氣時，應選擇下列裝置中的_______。

（2）寫出步驟①的離子反應方程式_________________________________ 。

（3）加入KOH固體是為了過濾除鹽，過濾除去的是__________________________________。

（4）相同投料比、相同反應時間內，反應溫度對高鐵酸鉀產率的影響如圖1所示：

請分析高鐵酸鉀產率隨溫度變化的原因：________________ 。

（5）相同投料比、相同反應時間內，硝酸鐵濃度對產率的影響如圖2所示：

當Fe3+濃度大于2.0mol/L時，高鐵酸鉀產率變化的原因可能是：_________________________________________。

（6）高鐵酸鉀可用于除去水體中Mn(＋2價），生成Mn（＋4價）和Fe（＋3價）。一定條件下，除去水體中1.1gMn（＋2價），當去除率為90%時，消耗高鐵酸鉀的物質的量為______mol。

Answer 1

【答案】B 溫度5℃≤T≤25℃時，溫度升高速率加快，導致產率逐漸增加；T＞25℃時，溫度升高，次氯酸鉀分解加劇，濃度減小，反應速率減慢，導致產率下降 Fe3+的濃度過高催化了K2FeO4分解，導致產率下降 0.012

【解析】

向KOH溶液中通入Cl2發生歧化反應生成KClO以及KCl，KCl對于后續合成高鐵酸鉀沒有幫助，因此在第二步加入KOH固體時被除去；第三步，向溶液中加入硝酸鐵，開始反應生成K2FeO4；題干中指出，高鐵酸鉀在堿性溶液中較穩定，在酸性溶液中會分解，并且Fe3+會催化該反應，因此，加硝酸鐵時，量不能過多，避免Fe3+濃度過高，使K2FeO4分解；題干中還指出，KClO不穩定，因此在步驟三中，溫度要控制得當，過低時反應速率太慢，過高時會加劇KClO分解，也不利于制備。

(1)濃鹽酸與高錳酸鉀反應制備Cl2，由于高錳酸鉀易溶于水，所以可以認為是液體反應，因此裝置A不可行；裝置C中的塑料板也沒有阻攔高錳酸鉀的作用，C裝置也不可行；故應選用B裝置；

(2)第一步即向KOH溶液中通Cl2，發生的離子反應方程式為：；

(3)通過分析可知，第二步加KOH目的是除去KCl；

(4)通過分析可知，溫度5℃≤T≤25℃時，溫度升高速率加快，導致產率逐漸增加；T＞25℃時，溫度升高，次氯酸鉀分解加劇，ClO-濃度減小，反應速率減慢，導致產率下降；

(5)通過分析可知，Fe3+的濃度過高催化了K2FeO4分解，導致產率下降；

(6)由題可知，K2FeO4除Mn(+2價)時，K2FeO4和Mn(+2價)的物質的量之比為2:3；去除率為90%時，水體中的1.1gMn(+2價)被去除了0.018mol，所以消耗的K2FeO4的物質的量為0.012mol。