Question

【選修2化學與技術(shù)】
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）
回答下列問題：
（1）該生產(chǎn)工藝應(yīng)在

 

（填“溫度較高”或“溫度較低”）的情況下進行；
（2）在溶液I中加入KOH固體的目的是

 

（填編號）．
A．與溶液I中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO
B．KOH固體溶解時會放出較多的熱量，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

 

．
（4）配制KOH溶液時，是在每100mL水中溶解61.6g KOH固體（該溶液的密度為1.47g/mL），它的物質(zhì)的量濃度為

 

；
（5）如何判斷K₂FeO₄晶體已經(jīng)洗滌干凈

 

．
（6）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）作為水處理劑的一個優(yōu)點是能與水反應(yīng)生成膠體吸附雜質(zhì)，配平該反應(yīng)的離子方程式：

 

FeO₄^2-+

 

H₂O=

 

Fe（OH）₃（膠體）+

 

O₂↑+

 

OH^-．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）由工藝流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃與KClO制備K₂FeO₄，由信息②可知溫度較高KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃；
（2）根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，第①步氯氣過量，反應(yīng)液I中有過量的Cl₂反應(yīng)，生成更多的KClO，第③步需要堿性條件，在溫度較高時KOH 與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃，氧化還原反應(yīng)中化合價有升有降；
（3）根據(jù)題目信息、氧化還原反應(yīng)中化合價發(fā)生變化確定產(chǎn)物以及電子得失守恒和質(zhì)量守恒來配平；
（4）依據(jù)n=

m

M

計算溶質(zhì)物質(zhì)的量，結(jié)合溶液密度和溶液質(zhì)量計算溶液體積，結(jié)合c=

n

V

得到；
（5）檢驗最后一次的洗滌中無Cl^-即可；
（6）根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子得失守恒配平．

解答： 解：（1）由工藝流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃與KClO制備K₂FeO₄，由信息②可知溫度較高KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃．由信息①可知，在低溫下KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO．故選擇低溫較低，故答案為：溫度較低；
（2）由工藝流程可知，反應(yīng)溶液I中有過量的Cl₂反應(yīng)，加KOH固體的目的是與過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物；
A、根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，第①步氯氣過量，加入KOH固體后會繼續(xù)反應(yīng)生成KClO，故A正確；
B、因溫度較高時KOH 與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃，而不是KClO，故B錯誤；
C、第③步需要堿性條件，所以堿要過量，故C正確；
D、KClO₃轉(zhuǎn)化為 KClO，化合價只降不升，故D錯誤；
故答案為：AC；
（3）由題目信息和氧化還原反應(yīng)中化合價發(fā)生變化，可知反應(yīng)物為Fe³⁺、ClO^-，生成物為FeO₄^2-、Cl^-，根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來配平可得2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）配制KOH溶液時，是在每100mL水中溶解61.6g KOH固體（該溶液的密度為1.47g/mL），溶質(zhì)物質(zhì)的量=

61.6g

56g/mol

=1.1mol，溶液體積V=

100g+61.6g

1.47g/ml×1000ml/L

=0.11L，它的物質(zhì)的量濃度=

1.1mol

0.11L

=10mol/L，故答案為：10mol/L；
（5）因只要檢驗最后一次的洗滌中無Cl^-，即可證明K₂FeO₄晶體已經(jīng)洗滌干凈，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，無白色沉淀則已被洗凈；
（6）鐵元素化合價+6價變化為+3價，氧元素化合價從0價變化為-2價，由電子守恒配平得到：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-，
故答案為：4；10；4；3；8．

點評：本題結(jié)合高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的制備主要考查了氧化還原反應(yīng)的知識、離子的檢驗等，培養(yǎng)了學生運用知識的能力，題目難度中等．