Question

9．氯化鐵和高鐵酸鉀都是常見(jiàn)的水處理劑，如圖為制備粗高鐵酸鉀的工業(yè)流程．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）氯化鐵做凈水劑的原因是（結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)表達(dá)）Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，水解產(chǎn)生的Fe（OH）₃膠體能夠吸附雜質(zhì)．
（2）吸收劑X的化學(xué)式為FeCl₂，氧化劑Y的化學(xué)式為NaClO．
（3）堿性條件下反應(yīng)①的離子方程式為3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（4）過(guò)程②將混合溶液攪拌半小時(shí)，靜置，抽濾獲得粗產(chǎn)品．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KOH+NaFeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，請(qǐng)根據(jù)反應(yīng)原理分析反應(yīng)能發(fā)生的原因K₂FeO₄溶解度小于NaFeO₄，析出晶體，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行．
（5）K₂FeO₄在水溶液中易發(fā)生反應(yīng)：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．在提純K₂FeO₄時(shí)采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用B（填序號(hào)）．
A．H₂O   B．稀KOH溶液   C．NH₄Cl溶液    D．Fe（NO₃）₃溶液
除了這種洗滌劑外，一般工業(yè)生產(chǎn)還要加入異丙醇作為洗滌劑，你認(rèn)為選擇異丙醇的原因是高鐵酸鉀在異丙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，用異丙醇洗滌有利于提高產(chǎn)品回收率．
（6）高鐵電池是正在研制中的充電電池，具有電壓穩(wěn)定、放電時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)．以高鐵酸鉀、二氧化硫和三氧化硫?yàn)樵�料，硫酸鉀為電解質(zhì)，用惰性電極設(shè)計(jì)成能在高溫下使用的電池，寫出該電池的正極反應(yīng)式FeO₄^2-3e^-+4SO₃═Fe³⁺+4SO₄^2-．

Answer 1

分析 氯氣與鐵反應(yīng)生成三氯化鐵，冷卻得到三氯化鐵固體，尾氣中含有氯氣，用氯化亞鐵溶液吸收得到氯化鐵溶液，把氯化鐵固體溶于吸收液得到濃氯化鐵溶液，氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成次氯酸鈉溶液，次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，與氯化鐵溶液反應(yīng)生成Na₂FeO₄，然后向該溶液中加飽和的KOH溶液，析出固體K₂FeO₄，
（1）氯化鐵做凈水劑是因?yàn)镕e³⁺水解為Fe（OH）₃膠體的緣故；
（2）吸收劑X的與Cl₂反應(yīng)的產(chǎn)物是FeCl₃，X是FeCl₂；Cl₂與氫氧化鈉反應(yīng)生成NaClO和NaCl，其中NaClO能做氧化劑；
（3）堿性條件下根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物可知，反應(yīng)①的離子方程式為3ClO^-+2Fe³⁺+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（4）根據(jù)溶解度大小分析可知，在反應(yīng)中溶解度小的物質(zhì)先析出，會(huì)促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行；
（5）K₂FeO₄ 在水溶液中易發(fā)生反應(yīng)：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，所以用堿液來(lái)洗滌，抑制水解，不引入新的雜質(zhì)所以用稀KOH溶液；異丙醇易揮發(fā)；
（6）依據(jù)原電池原理分析判斷，負(fù)極上是發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上是得電子發(fā)生還原反應(yīng)，高鐵酸根離子被二氧化硫還原為鐵離子，結(jié)合電解質(zhì)溶液書寫電極反應(yīng)．

解答 解：（1）氯化鐵做凈水劑是因?yàn)镕e³⁺水解為Fe（OH）₃膠體的緣故，原理為Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺，F(xiàn)e（OH）₃膠體能夠吸附雜質(zhì)；
故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，水解產(chǎn)生的Fe（OH）₃膠體能夠吸附雜質(zhì)；
（2）吸收劑X的與Cl₂反應(yīng)的產(chǎn)物是FeCl₃，X是FeCl₂；Cl₂與氫氧化鈉反應(yīng)生成NaClO和NaCl，其中NaClO能做氧化劑，所以Y為NaClO，
故答案為：FeCl₂；NaClO；
（3）堿性條件下根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物可知，反應(yīng)①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；
（4）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KOH+Na₂FeO₄ =K₂FeO₄+2NaOH，反應(yīng)能發(fā)生的原因是K₂FeO₄溶解度小，析出晶體，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行；
答案為：K₂FeO₄溶解度小于NaFeO₄，析出晶體，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行；
（5）K₂FeO₄ 在水溶液中易發(fā)生反應(yīng)：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，所以用堿液來(lái)洗滌，抑制水解，不引入新的雜質(zhì)所以用稀KOH溶液，高鐵酸鉀在異丙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，用異丙醇洗滌有利于提高產(chǎn)品回收率；
故答案為：B；高鐵酸鉀在異丙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，用異丙醇洗滌有利于提高產(chǎn)品回收率；
（6）以高鐵酸鉀、二氧化硫和三氧化硫原料，以硫酸酸鉀為電解質(zhì)，用惰性電極設(shè)計(jì)成高溫下使用的電池，高鐵酸根離子得到電子生成鐵離子，用傳導(dǎo)離子硫酸根離子配平電極反應(yīng)，該電池正極電極反應(yīng)式：FeO₄^2-3e^-+4SO₃═Fe³⁺+4SO₄^2-；
故答案為：FeO₄^2-3e^-+4SO₃═Fe³⁺+4SO₄^2-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備流程的理解應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)基本操作、物質(zhì)性質(zhì)的分析應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)等，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，熟練掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．