Question

6．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是新型多功能水處理劑，堿性條件下性質(zhì)穩(wěn)定，其生產(chǎn)過程如下：

請回答下列問題
（1）若向反應(yīng)液I中加入稀硫酸會產(chǎn)生氣體，寫出其反應(yīng)的離子方程式Cl^-+Cl0^-+2H+═2H₂O+Cl₂↑；
（2）生成“反應(yīng)液Ⅱ”的離子方程式是2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（3）使用堿性KClO的原因是K₂FeO₄堿性條件下穩(wěn)定；
（4）從“反應(yīng)液Ⅱ”中分離出K₂FeO₄后，副產(chǎn)品是KCl和硝酸鉀（填名稱），該混合物可用D方法分離提純（填字母序號）；A．過  濾   B．分  液     C．蒸  餾         D．重  結(jié)  晶
（5）請簡述K₂FeO₄晶體洗滌的操作用異丙醇代替水洗滌；
（6）工業(yè)生產(chǎn)1.98t K₂FeO₄，理論上消耗Cl₂的物質(zhì)的量為15mol．

Answer 1

分析 足量Cl₂通入和KOH溶液中，溫度低時發(fā)生反應(yīng)Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應(yīng)，且將溶液轉(zhuǎn)化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，發(fā)生反應(yīng)2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，純化得到濕產(chǎn)品，將濕產(chǎn)品洗滌、干燥得到晶體K₂FeO₄，
（1）因氯氣與KOH反應(yīng)后的溶液里含有Cl^-和Cl0^-，混合液中滴加稀硫酸酸化后，兩離子會發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯氣；
（2）反應(yīng)液Ⅱ中含有K₂FeO₄，可知堿性條件下ClO^-氧化Fe³⁺得到2FeO₄^2-，根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒可寫出此反應(yīng)的離子方程式；
（3）因K₂FeO₄易水解顯堿性，堿性溶液能抑制其水解，反之酸性條件下會促進水解；
（4）由工藝流程及③可知，從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會有副產(chǎn)品KNO₃、KCl，可以根據(jù)二者的溶解度差異選擇分離方式；
（5）異丙醇代替水洗滌減少產(chǎn)品損耗且異丙醇易揮發(fā)；
（6）根據(jù)反應(yīng)Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O和2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，可得關(guān)系式2K₂FeO₄～3Cl₂，根據(jù)關(guān)系式可計算出氯氣的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）反應(yīng)液I中Cl^-和Cl0^-在酸性條件下發(fā)生歸中反應(yīng)生成氯氣，離子反應(yīng)方程式為Cl^-+Cl0^-+2H+═2H₂O+Cl₂↑，故答案為：Cl^-+Cl0^-+2H+═2H₂O+Cl₂↑；
（2）根據(jù)分析可知，F(xiàn)e（NO₃）₃溶液與堿性KClO溶液反應(yīng)生成高鐵酸鉀和氯化鉀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+3KCl+6KNO₃+5H₂O，
對應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（3）K₂FeO₄堿性條件下穩(wěn)定，為了得到穩(wěn)定的目標(biāo)道白，應(yīng)選擇使用堿性KClO，故答案為：K₂FeO₄堿性條件下穩(wěn)定；
（4）由工藝流程及③可知，從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會有副產(chǎn)品KNO₃、KCl，根據(jù)二者的溶解度隨溫度變化情況，選擇用重結(jié)晶的方法進行分離，
故答案為：硝酸鉀；D；
（5）用異丙醇代替水洗滌產(chǎn)品，避免產(chǎn)品溶解損失，同時異丙醇易揮發(fā)，易于干燥，故答案為：用異丙醇代替水洗滌；
（6）根據(jù)反應(yīng)Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O和2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，可得關(guān)系式2K₂FeO₄～3Cl₂，1.98kg K₂FeO₄的物質(zhì)的量為10mol，根據(jù)關(guān)系式可知氯氣的物質(zhì)的量為15mol，故答案為：15．

點評 本題考查物質(zhì)的分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生分析、計算能力和思維的縝密性，涉及氧化還原反應(yīng)方程式的配平、離子方程式的書寫，會從整體上分析物質(zhì)分離流程，知道每一步發(fā)生的反應(yīng)及基本操作，題目難度不大．