Question

5．高鐵酸鉀是一種高效的多功能水處理劑，具有氧化、吸附、絮凝、助凝、殺菌、除臭等作用，高鐵酸鉀的開發(fā)和利用正日益顯示出其廣闊的應(yīng)用前景．其制備路線如下：

試回答下列問題：
（1）高鐵酸鉀中鐵的化合價為+6．
（2）高鐵酸鉀有殺菌作用，是因為其具有b
a．強還原性     b．強氧化性      c．吸附性      d．強堿性
（3）從上述流程圖中可以看出，在強堿中，K₂FeO₄的溶解度＜Na₂FeO₄（填“＞”“＜”或”“=”）
（4）操作②與操作③相同，該操作名稱是：過濾．
（5）反應(yīng)器中，NaOH、NaClO及Fe（NO₃）₃反應(yīng)生成Na₂FeO₄的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（6）從下圖可以看出，次氯酸鈉濃度對高鐵酸鉀產(chǎn)率有一定影響，當(dāng)高鐵酸鉀產(chǎn)率最高時，NaClO的物質(zhì)的量濃度約為3.6mol/L．（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 由流程可知，NaOH和NaClO的混合液中加入Fe（NO₃）₃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K₂FeO₄和NaOH，化學(xué)方程式為2KOH+Na₂FeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，因K₂FeO₄的溶解度小于Na₂FeO₄的溶解度，則析出K₂FeO₄，操作①為過濾，K₂FeO₄粗品重結(jié)晶后過濾、洗滌、干燥即可；
（1）K₂FeO₄中K元素化合價為+1價、O元素化合價為-2價，根據(jù)化合物中各元素化合價的代數(shù)和為0確定鐵元素化合價；
（2）高鐵酸鉀Fe元素呈現(xiàn)最高價態(tài)，具有強氧化性；
（3）在復(fù)分解反應(yīng)中，溶解度大的物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為溶解度小的物質(zhì)；
（4）分離固體和溶液采用過濾方法；
（5）反應(yīng)器中，NaOH、NaClO及Fe（NO₃）₃反應(yīng)生成Na₂FeO₄、Cl^-；
（6）根據(jù)圖知，當(dāng)NaClO濃度為270g/L時高鐵酸鉀的產(chǎn)率最高，1L溶液中m（NaClO）=270g，n（NaClO）=$\frac{270g}{74.5g/mol}$=3.6mol，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算次氯酸鈉物質(zhì)的量濃度．

解答 解：由流程可知，NaOH和NaClO的混合液中加入Fe（NO₃）₃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K₂FeO₄和NaOH，化學(xué)方程式為2KOH+Na₂FeO₄=K₂FeO₄+2NaOH，因K₂FeO₄的溶解度小于Na₂FeO₄的溶解度，則析出K₂FeO₄，操作①為過濾，K₂FeO₄粗品重結(jié)晶后過濾、洗滌、干燥即可；
（1）K₂FeO₄中K元素化合價為+1價、O元素化合價為-2價，根據(jù)化合物中各元素化合價的代數(shù)和為0確定鐵元素化合價為+6價，故答案為：+6；
（2）高鐵酸鉀Fe元素呈現(xiàn)最高價態(tài)，最高價態(tài)的元素能得電子而具有強氧化性，所以高鐵酸鉀具有強氧化性，故答案為：b；
（3）在復(fù)分解反應(yīng)中，溶解度大的物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為溶解度小的物質(zhì)，高鐵酸鈉能轉(zhuǎn)化為高鐵酸鉀，所以K₂FeO₄的溶解度＜Na₂FeO₄，故答案為：＜；
（4）分離固體和溶液采用過濾方法，這兩個操作是分離固體和溶液，應(yīng)該采用過濾方法，故答案為：過濾；
（5）反應(yīng)器中，NaOH、NaClO及Fe（NO₃）₃反應(yīng)生成Na₂FeO₄、Cl^-，離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（6）根據(jù)圖知，當(dāng)NaClO濃度為270g/L時高鐵酸鉀的產(chǎn)率最高，1L溶液中m（NaClO）=270g，n（NaClO）=$\frac{270g}{74.5g/mol}$=3.6mol，c（NaClO）=$\frac{n}{V}$=$\frac{3.6mol}{1L}$=3.6mol/L，
故答案為：3.6mol/L．

點評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點，涉及物質(zhì)的量濃度計算、物質(zhì)分離和提純、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)溶解性強弱比較等知識點，明確基本計算、基本理論及常見物質(zhì)分離和提純方法與物質(zhì)性質(zhì)關(guān)系即可解答，綜合性較強，注意題干中信息的正確獲取，題目難度不大．