Question

11．氯化鐵和高鐵酸鉀都是常見的水處理劑．如圖為制備氯化鐵及進(jìn)一步氧化制備高鐵酸鉀的工藝流程．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）請(qǐng)用離子方程式表示下列反應(yīng)原理．
①用惰性電極電解飽和食鹽水2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
②氯化鐵做凈水劑Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺．
（2）吸收劑X的化學(xué)式為FeCl₂；氧化劑Y的化學(xué)式為NaClO．
（3）堿性條件下反應(yīng)①的離子方程式為3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（4）已知25°C時(shí)Fe（OH）₃的K_sp=4.0×10^-38，反應(yīng)①后的溶液中c（Fe³⁺）=4.0×10^-5mol/L，為獲得較純凈的Na₂FeO₄則需調(diào)整pH至少為3時(shí)會(huì)生成Fe（OH）₃沉淀．
過程②將混合溶液攪拌半小時(shí)，靜置，抽濾獲得粗產(chǎn)品．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KOH+NaFeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，請(qǐng)根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)原理分析反應(yīng)發(fā)生的原因K₂FeO₄溶解度小，析出晶體，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行．
（5）K₂FeO₄在水溶液中易發(fā)生反應(yīng)：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₃↑．在提純K₂FeO₄時(shí)采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用B（填序號(hào)）．
A．H₂O
B．稀KOH溶液、異丙醇
C．NH₄Cl溶液、異丙醇
D．Fe（NO₃）₃溶液、異丙醇．

Answer 1

分析 氯氣與鐵反應(yīng)生成三氯化鐵，冷卻得到三氯化鐵固體，尾氣中含有氯氣，用氯化亞鐵溶液吸收得到氯化鐵溶液，把氯化鐵固體溶于吸收液得到濃氯化鐵溶液，氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成次氯酸鈉溶液，次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，與氯化鐵溶液反應(yīng)生成Na₂FeO₄，然后向該溶液中加飽和的KOH溶液，析出固體K₂FeO₄．
（1）①用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電；②氯化鐵做凈水劑是因?yàn)镕e³⁺水為Fe（OH）₃膠體的緣故；
（2）吸收劑X的與Cl₂反應(yīng)的產(chǎn)物是FeCl₃，X是FeCl₂；Cl₂與氫氧化鈉反應(yīng)生成NaClO和NaCl，其中NaClO能做氧化劑；
（3）堿性條件下根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物及元素守恒和電荷守恒可寫出反應(yīng)①的離子方程式；
（4）依據(jù)溶度積常數(shù)和鐵離子濃度計(jì)算氫氧根離子濃度，結(jié)合離子積常數(shù)計(jì)算氫離子濃度得到鐵離子沉淀的PH；過程②將混合溶液攪拌半小時(shí)，靜置，抽濾獲得粗產(chǎn)品．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KOH+Na₂FeO₄ =K₂FeO₄+2NaOH，K₂FeO₄溶解度小，析出晶體，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行；
（5）洗滌劑的選擇要求：要對(duì)K₂FeO₄水解能起到抑制作用的試劑．

解答 解：（1）①用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，同時(shí)溶液中還生成氫氧化鈉，所以電池反應(yīng)式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，離子反應(yīng)方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
②氯化鐵做凈水劑是因?yàn)镕e³⁺水為Fe（OH）₃膠體的緣故，原理為Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺；
（2）吸收劑X的與Cl₂反應(yīng)的產(chǎn)物是FeCl₃，X是FeCl₂；Cl₂與氫氧化鈉反應(yīng)生成NaClO和NaCl，其中NaClO能做氧化劑，所以Y為NaClO，
故答案為：FeCl₂；NaClO；
（3）堿性條件下根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物可知，反應(yīng)①的離子方程式為3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）25℃時(shí)Fe（OH）₃的Ksp=4.0×10^-38，反應(yīng)Ⅱ后的溶液中c（Fe³⁺）=4.0×10^-5mol/L，Ksp=c（Fe³⁺）×c³（OH^-），c³（OH^-）=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{4.0×1{0}^{-5}}$=10^-33；c（OH^-）=10^-11mol/L
c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$=10^-3mol/L，鐵離子沉淀的溶液PH=3；過程②將混合溶液攪拌半小時(shí)，靜置，抽濾獲得粗產(chǎn)品．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KOH+Na₂FeO₄ =K₂FeO₄+2NaOH，K₂FeO₄的溶解度比Na₂FeO₄小而溶液中K⁺、FeO₄^2-的濃度比較大；K₂FeO₄在水溶液中易發(fā)生反應(yīng)：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，
故答案為：3；K₂FeO₄溶解度小，析出晶體，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行；
（5）洗滌劑的選擇要求：要對(duì)K₂FeO₄水解能起到抑制作用的試劑，在選項(xiàng)中，A能讓K₂FeO₄水解，B中稀KOH溶液顯堿性，對(duì)K₂FeO₄水解能起到抑制作用，C和D中的銨根和三價(jià)鐵離子易水解，且水解后顯酸性，對(duì)K₂FeO₄水解能起到促進(jìn)作用，故選B，
故答案為：B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備流程的理解應(yīng)用、鹽類水解原理、物質(zhì)性質(zhì)的分析應(yīng)用、沉淀溶解平衡計(jì)算等，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，熟練掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．