Question

17．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集強(qiáng)氧化性、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑，生產(chǎn)工藝如下：
已知：
①溫度較低時(shí)：2KOH+Cl₂=KCl+KClO+H₂O
②溫度較高時(shí)：6KOH+3Cl₂=5KCl+KClO₃+3H₂O
③Fe（NO₃）₃+KClO+KOH→K₂FeO₄+KNO₃+KCl+H₂O（未配平）
（1）該生產(chǎn)應(yīng)在溫度較低的情況下進(jìn)行（填“較高”或“較低”）；
（2）請(qǐng)配平反應(yīng)③：
2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH→2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O
（3）K₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性的原因?yàn)镕e元素化合價(jià)為+6價(jià)，價(jià)態(tài)高，易得電子；
（4）在“反應(yīng)液I”中加KOH固體的目的是AB；
A．為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物
B．與“反應(yīng)液I”中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO
C．KOH同體溶解時(shí)會(huì)放出較多的熱量，有利于提高反應(yīng)速率
D．使副產(chǎn)物KClO₃轉(zhuǎn)化為KClO
（5）從“反應(yīng)液Ⅱ”中分離出K₂FeO₄晶體后，可以得到的副產(chǎn)品有KNO₃、KCl（寫化學(xué)式）．

Answer 1

分析 足量Cl₂通入和KOH溶液中，溫度低時(shí)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）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)化合價(jià)升降法配平化學(xué)方程式；
（3）K₂FeO₄中鐵元素化合價(jià)為+6價(jià)，價(jià)態(tài)高，+6價(jià)的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性；
（4）KOH和氯氣反應(yīng)生成KClO，除去未反應(yīng)的氯氣，且只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸根離子；
（5）由工藝流程及題中信息③可知，從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會(huì)有副產(chǎn)品KNO₃、KCl．

解答 解：足量Cl₂通入和KOH溶液中，溫度低時(shí)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）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：較低；
（2）反應(yīng)③中鐵元素從+3價(jià)升到+6價(jià)，氯元素從+1價(jià)降到-1價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降法及元素守恒可知反應(yīng)方程式為：2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH→2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O，
故答案為：2、3、10、2、6、3、5；
（3）K₂FeO₄中Fe元素化合價(jià)為+6價(jià)，價(jià)態(tài)高，易得電子，所以表現(xiàn)強(qiáng)氧化性，
故答案為：Fe元素化合價(jià)為+6價(jià)，價(jià)態(tài)高，易得電子；
（4）KOH和氯氣反應(yīng)生成KClO，除去未反應(yīng)的氯氣，且只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸根離子，所以加入KOH的目的是除去氯氣且使溶液為后一步反應(yīng)提供堿性，
故選AB；
（5）由工藝流程及題中信息③可知，從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會(huì)有副產(chǎn)品KNO₃、KCl，故答案為：KNO₃、KCl．

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)解決問題的能力，注意基礎(chǔ)知識(shí)的掌握．