Question

12．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：

（1）反應(yīng)①應(yīng)在溫度較低的情況下進(jìn)行．因在溫度較高時(shí)KOH 與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃．寫(xiě)出在溫度較高時(shí)KOH 與Cl₂反應(yīng)的化學(xué)方程式6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O，該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是KClO₃．
（2）在溶液Ⅰ中加入KOH固體的目的是A、C（填編號(hào)）．
A．與溶液Ⅰ中過(guò)量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO
B．KOH固體溶解時(shí)會(huì)放出較多的熱量，有利于提高反應(yīng)速率
C．為下一步反應(yīng)提供堿性的環(huán)境
D．使KClO₃轉(zhuǎn)化為 KClO
（3）從溶液Ⅱ中分離出K₂FeO₄后，還會(huì)有副產(chǎn)品KNO₃、KCl，則反應(yīng)③中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（4）如何判斷K₂FeO₄晶體已經(jīng)洗滌干凈用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸銀溶液，無(wú)白色沉淀則已被洗凈．
（5）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有極強(qiáng)的氧化性，是一種優(yōu)良的水處理劑．FeO₄^2-在水溶液中的存在形態(tài)如圖Ⅱ所示．下列說(shuō)法正確的是B（填字母）．

A．不論溶液酸堿性如何變化，鐵元素都有4種存在形態(tài)
B．向pH=2的這種溶液中加KOH溶液至pH=10，HFeO₄^-的分布分?jǐn)?shù)先增大后減小
C．向pH=8的這種溶液中加KOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：H₂FeO₄+OH^-═HFeO₄^-+H₂O．

Answer 1

分析 足量氯氣通入氫氧化鉀溶液中低溫反應(yīng)生成次氯酸鉀、氯化鉀和水，加入固體氫氧化鉀除去氯化鉀得到減小次氯酸鉀濃溶液，加入硝酸鐵濃溶液純化洗滌干燥得到高鐵酸鉀，
（1）根據(jù)題目信息、氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)發(fā)生變化確定產(chǎn)物以及電子得失守恒和質(zhì)量守恒來(lái)配平；根據(jù)化合價(jià)升高，還原劑，得到氧化產(chǎn)物；
（2）根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，第①步氯氣過(guò)量，第③步需要堿性條件，在溫度較高時(shí)KOH 與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃，氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)有升有降；
（3）根據(jù)題目信息、氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)發(fā)生變化確定產(chǎn)物以及電子得失守恒和質(zhì)量守恒來(lái)配平；
（4）檢驗(yàn)最后一次的洗滌中無(wú)Cl^-即可；
（5）根據(jù)圖象的內(nèi)容來(lái)分析圖象所描述的意義判斷．

解答 解：足量氯氣通入氫氧化鉀溶液中低溫反應(yīng)生成次氯酸鉀、氯化鉀和水，加入固體氫氧化鉀除去氯化鉀得到減小次氯酸鉀濃溶液，加入硝酸鐵濃溶液純化洗滌干燥得到高鐵酸鉀，
（1）據(jù)題目信息、氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)發(fā)生變化確定產(chǎn)物有：KClO₃、KCl、H₂O，根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來(lái)配平，可得6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O；Cl₂既是氧化劑又是還原劑，氯化合價(jià)升高，得到 KClO₃，KClO₃是還原產(chǎn)物．    
故答案為：6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O； KClO₃；
（2）A、根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，第①步氯氣過(guò)量，加入KOH固體后會(huì)繼續(xù)反應(yīng)生成KClO，故A正確；
B、因溫度較高時(shí)KOH 與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃，而不是KClO，故B錯(cuò)誤；
C、第③步需要堿性條件，所以堿要過(guò)量，故C正確；
D、KClO₃轉(zhuǎn)化為 KClO，化合價(jià)只降不升，故D錯(cuò)誤；
故選：A、C；
（3）據(jù)題目信息和氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)發(fā)生變化確定找出反應(yīng)物：Fe³⁺、ClO^-，生成物：FeO₄^2-、Cl^-，根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來(lái)配平，可得2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O． 
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；  
（4）只要檢驗(yàn)最后一次的洗滌中無(wú)Cl^-，即可證明K₂FeO₄晶體已經(jīng)洗滌干凈，操作方法為用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸銀溶液，無(wú)白色沉淀則已被洗凈，
故答案為：用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸銀溶液，無(wú)白色沉淀則已被洗凈；
（5）A．不同PH值時(shí)，溶液中鐵元素的存在形態(tài)及種數(shù)不相同，比如在PH值等于6時(shí)，就只有兩種形態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)圖象知，改變?nèi)芤旱膒H，向pH=2的這種溶液中加KOH溶液至pH=10，HFeO₄^-的分布分?jǐn)?shù)先增大后減小，故正確；
C．向pH=8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^-=FeO₄^2-+H₂O，故錯(cuò)誤；
故答案為：B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對(duì)工藝流程的理解與條件的控制、對(duì)物質(zhì)的量濃度理解等，難度中等，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，注意基礎(chǔ)知識(shí)的掌握．