Question

【題目】高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑。其生產(chǎn)工藝如下：

已知：①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O(條件：溫度較低)

②6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O(條件：溫度較高)

③K2FeO4在水溶液中易水解：4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3(膠體)+8OH-+3O2↑

回答下列問題：實驗室可利用如圖裝置完成流程①和②

（1）寫出工業(yè)上制取Cl2的化學(xué)方程式__；兩水槽中的水為___(填“熱水”或“冷水”)。

（2）反應(yīng)一段時間后，停止通氯氣，再往儀器a中加入濃KOH溶液的目的是___；

A．為下一步反應(yīng)提供堿性的環(huán)境

B．使KClO3轉(zhuǎn)化為 KClO

C．與溶液I中過量的Cl2繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO

D．KOH固體溶解時會放出較多的熱量，有利于提高反應(yīng)速率

（3）從溶液Ⅱ中分離出 K2FeO4后，還會有副產(chǎn)品KNO3、KCl，則反應(yīng)③中發(fā)生的離子方程式為：___。

（4）用重結(jié)晶法提純粗產(chǎn)品：將粗產(chǎn)品先用KOH稀溶液溶解，再加入飽和的KOH溶液，冷卻結(jié)晶，過濾，用少量異丙醇洗滌，最后低溫真空干燥。

①洗滌粗品時選用異丙醇而不用水的理由是___。

②如何判斷 K2FeO4 晶體已經(jīng)洗滌干凈__。

（5）從環(huán)境保護的角度看，制備K2FeO4較好的方法為電解法，其裝置如圖，電解過程中陽極的電極反應(yīng)式為___。

（6）FeO42-在水溶液中的存在形態(tài)如圖所示。下列說法正確的是___。

A．不論溶液的酸堿性如何變化，鐵元素都有4 種存在形態(tài)

B．向pH=10的這種溶液中加硫酸至pH=2，HFeO4-的分布分?jǐn)?shù)逐漸增大

C．向pH=6 的這種溶液中加KOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為HFeO4-+OH-=FeO42- +H2O

Answer 1

【答案】2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 冷水 AC 2Fe3+ +3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 防止FeO42-水解，利于烘干 取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無白色沉淀則已被洗凈 Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O C

【解析】

（1）工業(yè)上制取Cl2是電解飽和食鹽水，反應(yīng)的化學(xué)方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。答案為：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；

因為要獲得NaClO，所以應(yīng)控制反應(yīng)液的溫度，兩水槽中的水為冷水。答案為：冷水；

（2）反應(yīng)一段時間后，停止通氯氣，再往儀器a中加入濃KOH溶液的目的是：

一方面要考慮過量Cl2的處理，另一方面要考慮后續(xù)反應(yīng)中需要創(chuàng)設(shè)堿性環(huán)境。

答案為：AC；

（3）從溶液Ⅱ中分離出 K2FeO4后，還會有副產(chǎn)品KNO3、KCl，則反應(yīng)③中發(fā)生的離子方程式為：2Fe3+ +3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。

答案為：2Fe3+ +3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

（4）用重結(jié)晶法提純粗產(chǎn)品：將粗產(chǎn)品先用KOH稀溶液溶解，再加入飽和的KOH溶液，冷卻結(jié)晶，過濾，用少量異丙醇洗滌，最后低溫真空干燥。

①因為K2FeO4在水溶液中易水解，所以洗滌粗品時選用異丙醇而不用水的理由是防止FeO42-水解，利于烘干。

答案為：防止FeO42-水解，利于烘干；

②判斷K2FeO4 晶體已經(jīng)洗滌干凈，就是要檢驗晶體表面是否吸附溶液中的Cl-，所以應(yīng)使用硝酸酸化的硝酸銀溶液。

答案為：取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無白色沉淀則已被洗凈；

（5）制備K2FeO4較好的方法為電解法，陽極為鐵，在堿性溶液中生成FeO4-,電極反應(yīng)式為Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O。答案為：Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O；

（6）A．從圖中可以看出，鐵元素在不同pH范圍內(nèi)，存在形態(tài)不同，A錯誤；

B．向pH=10的這種溶液中加硫酸至pH=2，HFeO4-的分布分?jǐn)?shù)先逐漸增大后逐漸減小，B錯誤；

C．向pH=6 的這種溶液中加KOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為HFeO4-+OH-=FeO42- +H2O，C正確。

故選C。