Question

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，高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差．制備方法有濕法，干法兩種．其原理如下表所示．濕法的生產(chǎn)工藝如下：回答下列問題：

（1）實(shí)驗(yàn)室干法制備中選用的儀器是

 

．A．蒸發(fā)皿B．鐵坩堝C．氧化鋁坩堝D．陶瓷坩堝
（2）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．寫出在溫度較高時(shí)KOH與Cl₂反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

（3）在溶液I中加入KOH固體的目的是

 

（填編號(hào)）A．使KClO轉(zhuǎn)化為KClOB．為下一步反應(yīng)提供堿性的環(huán)境C．KOH固體溶液放熱，有利于提高反應(yīng)率D．與溶液I中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO
（4）向次氯酸鉀強(qiáng)堿濃溶液中加入90%的Fe（NO₃），發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：①Fe³⁺++3OH⁺═Fe（OH）₃；②

 

（5）用異丙醇代替蒸餾水洗滌濕產(chǎn)品，除能洗去雜質(zhì)外，其優(yōu)點(diǎn)有

 

．
（6）如何判斷K₂FeO₄晶體已經(jīng)洗滌干凈

 

（7）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）作為水處理劑的優(yōu)點(diǎn)之一是能除去懸浮雜質(zhì)，配平該反應(yīng)的離子方程式：

 

FeO₄^2-+

 

H₃O═

 

Fe（OH）₃（膠體）+

 

O₂↑+

 

□

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：濕法生產(chǎn)高鐵酸鉀工藝如下：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)氫氧化鉀是強(qiáng)堿，能和三氧化二鋁、二氧化硅反應(yīng)來解答；
（2）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)量守恒來配平；
（3）根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，第①步氯氣過量，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；
（4）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)量守恒來配平；
（5）異丙醇代替水洗滌減少產(chǎn)品損耗且異丙醇易揮發(fā)；
（6）檢驗(yàn)最后一次的洗滌中無Cl^-即可；
（7）根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子得失守恒配平；

解答： 解：（1）A．實(shí)驗(yàn)室干法制備需用堿KOH，加熱無需用蒸發(fā)皿，故A錯(cuò)誤；
B．鐵坩堝含有鐵，鐵與氫氧化鉀不反應(yīng)，故B正確；
C．氧化鋁坩堝能和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，故C錯(cuò)誤；
D．陶瓷坩堝含有二氧化硅，二氧化硅能和氫氧化鈉反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；
故選B．
（2）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，Cl₂既是氧化劑又是還原劑，根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來配平，可得6KOH+3Cl₂

△   .

KClO₃+5KCl+3H₂O，
故答案為：6KOH+3Cl₂

△   .

KClO₃+5KCl+3H₂O；
（3）A．KClO₃轉(zhuǎn)化為 KClO，化合價(jià)只降不升，無法實(shí)現(xiàn)，故A錯(cuò)誤；
B．第③步需要堿性條件，所以堿要過量，為下一步反應(yīng)提供堿性的環(huán)境，故B正確；
C．KOH固體溶液放熱，溫度較高時(shí)KOH與Cl₂反應(yīng)生成的是KClO₃，而不是KClO，故C錯(cuò)誤；
D．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(huì)繼續(xù)反應(yīng)生成KClO，故D正確；
故選BD．
（4）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)量守恒來配平，可得2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O． 
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；  
（5）用異丙醇代替水洗滌產(chǎn)品，避免產(chǎn)品溶解損失，同時(shí)異丙醇易揮發(fā)，易于干燥；
故答案為：減少K₂FeO₄晶體洗滌時(shí)產(chǎn)品的損失且產(chǎn)品易干燥；
（6）因只要檢驗(yàn)最后一次的洗滌中無Cl^-，即可證明K₂FeO₄晶體已經(jīng)洗滌干凈，
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；
（7）根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來配平，可得4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-，
故答案為：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-

點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的制備主要考查了學(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，培養(yǎng)了學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力，題目難度中等．