Question

10．Ⅰ．某無(wú)機(jī)鹽M的化學(xué)式為 K₂RO₄（ 化學(xué)式中的 R 為一種常見的元素）無(wú)機(jī)鹽 M 是一種優(yōu)良的氧化劑，為確定其化學(xué)式，設(shè)計(jì)如下探究實(shí)驗(yàn)

已知：某小組同學(xué)將溶液N分為二等份，分別按路線 I、路線 II 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．每步反應(yīng)完全．
（1）由路線 I 的現(xiàn)象可知，溶液 N 中含有的陽(yáng)離子是Fe²⁺，其物質(zhì)的量為0.3mol
（2）由實(shí)驗(yàn)流程圖可推得．含氧酸鹽W的化學(xué)式是K₂SO₄ ；由路線II可知．8g無(wú)機(jī)鹽M的物質(zhì)的量為0.04mol，無(wú)機(jī)鹽M的化學(xué)式為K₂FeO₄．
Ⅱ．又知該無(wú)機(jī)鹽M（K₂RO₄）是一種綠色消毒劑、凈水劑，只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在．下列 是通過(guò)次氯酸鉀氧化法制備無(wú)機(jī)鹽M，其步驟如下：
步驟一：制備KClO溶液
已知：3Cl₂+6KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5KCl+KClO₃+3H₂O
①實(shí)驗(yàn)室制取Cl₂的離子方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，利用如圖所給的裝置組裝成制備KClO的正確連接順序是，則①是E，②是D，③是A（填字母），其中裝置E的作用是i觀察氣體的通入速率ⅱ混合氯氣和氮?dú)猗３�去氯氣中的氯化�?br />②實(shí)驗(yàn)時(shí)除攪拌和混入N₂稀釋外，還采取的操作是將裝置A放在冷水中，其目的防止溫度較高時(shí)生成 KClO₃．
步驟二 制備無(wú)機(jī)鹽M將R₂（SO₄）₃加入到KOH與KClO的混合溶液中來(lái)制取無(wú)機(jī)鹽M，其反應(yīng)的離子方程式是3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ．12g氧化鐵的物質(zhì)的量為：$\frac{12g}{160g/mol}$=0.075mol，則溶液N中含有鐵元素的物質(zhì)的量為：0.075mol×2×2=0.3mol，質(zhì)量為：56g/mol×0.3mol=16.8g＞11.2g，11.2g鐵粉物質(zhì)的量=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，所以無(wú)機(jī)鹽M中一定含有Fe元素，故原來(lái)無(wú)機(jī)鹽M中鐵元素的物質(zhì)的量為0.3mol-0.2mol=0.1mol；由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知W為K₂SO₄，34.8g K₂SO₄物質(zhì)的量為0.2mol，故無(wú)機(jī)鹽M中含鉀元素，無(wú)機(jī)鹽M的化學(xué)式為 K₂RO₄（ 化學(xué)式中的 R 為一種常見的元素），可得M的化學(xué)式為K₂FeO₄，
（1）路線Ⅰ為檢驗(yàn)亞鐵離子的方法；
（2）K₂FeO₄與稀硫酸、鐵粉反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鉀和水，根據(jù)質(zhì)量守恒可知W為硫酸鉀；根據(jù)n=$\frac{n}{M}$計(jì)算出K₂FeO₄的物質(zhì)的量，再根據(jù)n=nM計(jì)算出鉀離子的質(zhì)量；
Ⅱ．步驟一：①實(shí)驗(yàn)室制備氯氣是二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成；根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行的條件和含有的雜質(zhì)選擇除雜干燥裝置分析；
②圖甲裝置A的反應(yīng)為C1₂+2NaOH=NaC1+NaC1O+H₂O，防止溫度較高生成NaC1O₃，要求反應(yīng)溫度較低；
步驟二：將Fe₂（SO₄）₃溶液加入到NaOH與NaC1O的混合溶液中，生成Na₂FeO₄，可知鐵元素化合價(jià)升高被氧化，次氯酸鈉氧化鐵元素，則次氯酸鈉被還原為氯離子，寫方程式；

解答 解：Ⅰ．12g氧化鐵的物質(zhì)的量為$\frac{12g}{160g/mol}$=0.075mol，則溶液N中含有鐵元素的物質(zhì)的量為：0.075mol×2×2=0.3mol，質(zhì)量為：56g/mol×0.3mol=16.8g＞11.2g，11.2g鐵粉物質(zhì)的量=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，所以無(wú)機(jī)鹽M中一定含有Fe元素，故原來(lái)無(wú)機(jī)鹽M中鐵元素的物質(zhì)的量為0.3mol-0.2mol=0.1mol；由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知W為K₂SO₄，34.8g K₂SO₄物質(zhì)的量為0.2mol，故無(wú)機(jī)鹽M中含鉀元素，無(wú)機(jī)鹽M的化學(xué)式為 K₂RO₄（ 化學(xué)式中的 R 為一種常見的元素），可得M的化學(xué)式為K₂FeO₄，
（1）根據(jù)路線Ⅰ可知，N溶液中一定含有亞鐵離子，12g氧化鐵的物質(zhì)的量為：$\frac{12g}{160g/mol}$=0.075mol，則溶液N中含有鐵元素的物質(zhì)的量為：0.075mol×2×2=0.3mol，
故答案為：Fe²⁺；0.3；
（2）12g氧化鐵的物質(zhì)的量為：$\frac{12g}{160g/mol}$=0.075mol，則溶液中含有鐵元素的物質(zhì)的量為：0.075mol×2×2=0.3mol，質(zhì)量為：56g/mol×0.3mol=16.8g＞11.2g，所以無(wú)機(jī)鹽M中一定含有Fe元素，無(wú)機(jī)鹽M的化學(xué)式為 K₂RO₄，則M的化學(xué)式為：K₂FeO₄，根據(jù)流程可知，K₂FeO₄與稀硫酸、還原鐵粉反應(yīng)生成硫酸亞鐵和硫酸鉀，根據(jù)質(zhì)量守恒可知W為硫酸鉀，8gK₂FeO₄的物質(zhì)的量為$\frac{8g}{198g/mol}$=0.04mol，
故答案為：K₂SO₄ ；0.04；K₂FeO₄；
Ⅱ．步驟一：①實(shí)驗(yàn)室制備氯氣是二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成，反應(yīng)的離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，反應(yīng)需要加熱，故選擇B，氯氣中混有氯化氫氣體，故用飽和食鹽水除氯化氫，有E，氯氣與氮?dú)饣旌鲜占�裝置有C，氯氣污染環(huán)境，需進(jìn)行吸收，有D，利用如圖所給的裝置組裝成制備KClO的正確連接順序是，BC→E→DA，生成的氯氣和氮?dú)馔ㄈ胙b置E飽和食鹽水，中間導(dǎo)氣管連接裝置A，最后導(dǎo)氣管通入氫氧化鈉溶液中處理尾氣，正確的順序?yàn)椋篍、D、A，其中裝置E的作用是i觀察氣體的通入速率，ii是混合氯氣和氮?dú)�，iii是除去氯氣中的氯化氫，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；E、D、A；混合氯氣和氮?dú)�；除去氯氣中的氯化氫�?br />②圖甲裝置A的反應(yīng)為C1₂+2NaOH=NaC1+NaC1O+H₂O，又已知：3C1₂+6NaOH $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5NaC1+NaC1O₃+3H₂O，防止溫度較高生成NaC1O₃，要求反應(yīng)溫度較低，則應(yīng)將甲置于冷（或冰）水浴中，實(shí)驗(yàn)時(shí)除攪拌和混入N₂稀釋外，還采取的操作是將裝置A放在冷水中，其目的是防止溫度較高時(shí)生成 KClO₃，
故答案為：防止溫度較高時(shí)生成 KClO₃；
步驟二：已知：將Fe₂（SO₄）₃溶液加入到NaOH與NaC1O的混合溶液中，生成Na₂FeO₄，可知鐵元素化合價(jià)升高被氧化，次氯酸鈉氧化鐵元素，則次氯酸鈉被還原為氯離子，結(jié)合堿性環(huán)境，發(fā)生的離子方程式為：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究物質(zhì)組成的方法，題目難度中等，試題涉及物質(zhì)組成的測(cè)定、濃硫酸的性質(zhì)、離子方程式、化學(xué)方程式的書寫、離子的檢驗(yàn)方法等知識(shí)，試題知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．