Question

8．高鐵酸鉀是一種高效的多功能的水處理劑．高鐵酸鉀的開(kāi)發(fā)和利用正日益顯示出其廣闊的應(yīng)用前景．其制備路線如圖1：

（1）操作①攪拌的目的是，操作③名稱(chēng)是過(guò)濾．
（2）反應(yīng)器中，NaOH、NaClO及Fe（NO₃）₃反應(yīng)的離子方程式為2Fe（OH）₃+4OH^-+3ClO^-=2FeO₄^-+3Cl^-+5H₂O．
（3）你認(rèn)為操作④能夠發(fā)生轉(zhuǎn)化的原因是此條件下，高鐵酸鉀的溶解度小于高鐵酸鈉或[K_sp（K₂FeO₄）小于K_sp（Na₂FeO₄）]．
（4）反應(yīng)的溫度、原料的濃度和配比對(duì)高鐵酸鉀的產(chǎn)率都有影響．
圖2為不同的溫度下，F(xiàn)e（NO₃）₃不同質(zhì)量濃度對(duì)K₂FeO₄生成率的影響；
圖3為一定溫度下，F(xiàn)e（NO₃）₃質(zhì)量濃度最佳時(shí)，NaClO濃度對(duì)K₂FeO₄生成率的影響．
①工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為℃，此時(shí)Fe（NO₃）₃與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為6：5．
②若NaClO加入過(guò)量，氧化過(guò)程中會(huì)生成Fe（OH）₃，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO．
（5）K₂FeO₄在水溶液中易水解生成能使帶火星的木條復(fù)燃的氣體單質(zhì)，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-．
在“提純”K2FeO₄中采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用B溶液（填序號(hào)）．
A．H₂O   B．CH₃COONa、異丙醇   C．NH₄Cl、異丙醇   D．Fe（NO₃）₃、異丙醇．

Answer 1

分析 由流程可知，氫氧化鈉和NaClO的混合液中加入硝酸鐵溶液發(fā)生反應(yīng)生成Na₂FeO₄，為使其充分反應(yīng)可用玻璃棒攪拌再加入NaOH溶液析出Na₂FeO₄，慢慢滴加KOH飽和溶液后，氫氧化鉀和高鐵酸鈉發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成高鐵酸鉀和氫氧化鈉，化學(xué)方程式為2KOH+Na₂FeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，因高鐵酸鉀的溶解度小于高鐵酸鈉的溶解度，則析出K₂FeO₄，操作①為過(guò)濾，K₂FeO₄粗品重結(jié)晶后過(guò)濾、洗滌、干燥即可，以此來(lái)解答．

解答 解：由流程可知，氫氧化鈉和NaClO的混合液中加入硝酸鐵溶液發(fā)生反應(yīng)生成Na₂FeO₄，為使其充分反應(yīng)可用玻璃棒攪拌再加入NaOH溶液析出Na₂FeO₄，慢慢滴加KOH飽和溶液后，氫氧化鉀和高鐵酸鈉發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成高鐵酸鉀和氫氧化鈉，化學(xué)方程式為2KOH+Na₂FeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，因高鐵酸鉀的溶解度小于高鐵酸鈉的溶解度，則析出K₂FeO₄，操作①為過(guò)濾，K₂FeO₄粗品重結(jié)晶后過(guò)濾、洗滌、干燥即可，
（1）操作①攪拌的目的是為了加速反應(yīng)物之間的接觸，加快化學(xué)反應(yīng)速率，根據(jù)上面的分析可知，操作③名稱(chēng)是過(guò)濾，
故答案為：為了加速反應(yīng)物之間的接觸，加快化學(xué)反應(yīng)速率；過(guò)濾；
（2）反應(yīng)器中，NaOH、NaClO及Fe（NO₃）₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成鐵酸根和氯離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe（OH）₃+4OH^-+3ClO^-=2FeO₄^-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₃+4OH^-+3ClO^-=2FeO₄^-+3Cl^-+5H₂O；
（3）操作④是鐵酸鈉中加入氫氧化鉀生成鐵酸鉀，該反應(yīng)能夠發(fā)生轉(zhuǎn)化的原因是此條件下，高鐵酸鉀的溶解度小于高鐵酸鈉或[K_sp（K₂FeO₄）小于K_sp（Na₂FeO₄）]，
故答案為：此條件下，高鐵酸鉀的溶解度小于高鐵酸鈉或[K_sp（K₂FeO₄）小于K_sp（Na₂FeO₄）]；
（4）①根據(jù)圖2可知，在26℃時(shí)，鐵酸鉀的生成率最高，所以工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為26℃，在該溫度下生成高鐵酸鉀的產(chǎn)率最大，此時(shí)Fe（NO₃）₃與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為$\frac{330}{275}$=1.2，即6：5，
故答案為：26；6：5；
②若NaClO加入過(guò)量，氧化過(guò)程中會(huì)生成Fe（OH）₃，原因是NaClO水解呈堿性，F(xiàn)e（NO₃）₃水解呈酸性，二者發(fā)生互促水解，反應(yīng)的離子方程式為3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO，
故答案為：3ClO^-+Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO；
（5）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）與水反應(yīng)時(shí)，生成紅褐色膠體的同時(shí)釋放出一種具有氧化性的氣體單質(zhì)為氧氣，根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來(lái)配平，可得4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-，在“提純”K₂FeO₄中采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，由于鐵酸鉀水解呈堿性，且易溶于水，則洗滌劑最好選用CH₃COONa、異丙醇溶液，故選B，
故答案為：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-；B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，解答本題時(shí)注意把握題給信息，學(xué)習(xí)中注重知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)．