Question

19．K₂FeO₄是一種高效的多功能的水處理劑，工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產(chǎn)，生產(chǎn)流程如下：

試回答下列問題：
（1）寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式并標明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：；
（2）完成“反應(yīng)器”中反應(yīng)的離子方程式：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（3）轉(zhuǎn)化過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH；
（4）某溫度下，NaClO濃度與K₂FeO₄的生成率關(guān)系如圖，當K₂FeO₄生成率最高時NaClO的物質(zhì)的量濃度為3.7mol/L（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（5）操作①的名稱是過濾．在提純產(chǎn)品過程中采用重結(jié)晶、過濾、用異丙醇洗滌、低溫干燥的方法，其中，用異丙醇而不用水洗滌的原因是K₂FeO₄ 在水溶液中易水解，選擇異丙醇洗滌可以抑制K₂FeO₄水解．

Answer 1

分析 （1）（2）（3）向NaOH溶液中通入Cl₂，發(fā)生的反應(yīng)為Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，然后向溶液中加入Fe（NO₃）₃，發(fā)生的反應(yīng)為3NaClO+2 Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，向溶液中加入HCl來調(diào)節(jié)溶液的pH，然后過濾得到NaCl，向濾液中加入飽和KOH，利用溶解度不同，發(fā)生反應(yīng)：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，過濾得到粗的K₂FeO₄，通過提純得到純的K₂FeO₄．
（4）由圖可知，NaClO在275g/L時，K₂FeO₄的生成率最高，進而計算其物質(zhì)的量濃度；
（5）K₂FeO₄ 在水溶液中易水解，應(yīng)選擇非水溶液抑制K₂FeO₄水解，進行洗滌．

解答 解：向NaOH溶液中通入Cl₂，發(fā)生的反應(yīng)為Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，然后向溶液中加入Fe（NO₃）₃，發(fā)生的反應(yīng)為3NaClO+2 Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，向溶液中加入HCl來調(diào)節(jié)溶液的pH，然后過濾得到NaCl，向濾液中加入飽和KOH，利用溶解度不同，發(fā)生反應(yīng)：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，過濾得到粗的K₂FeO₄，通過提純得到純的K₂FeO₄，
（1）反應(yīng)①的化學(xué)方程式為：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，標出電子轉(zhuǎn)移數(shù)目與方向為：，
故答案為：；
（2）反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為：3NaClO+2 Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，離子方程式為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O
故答案為：2；3；10；2；3；5；H₂O；
（3）轉(zhuǎn)化過程利用溶解度不同，由Na₂FeO₄轉(zhuǎn)化為K₂FeO₄，反應(yīng)方程式為：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH，
故答案為：Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH；
（4）由圖可知，NaClO在275g/L時，K₂FeO₄的生成率最高，NaClO的物質(zhì)的量濃度為$\frac{\frac{275g}{74.5g/mol}}{1L}$=3.7mol/L，
故答案為：3.7mol/L，
（5）操作①是分離互不相溶的固體與液態(tài)，應(yīng)采取過濾操作，K₂FeO₄ 在水溶液中易水解，選擇異丙醇洗滌可以抑制K₂FeO₄水解，
故答案為：過濾；K₂FeO₄ 在水溶液中易水解，選擇異丙醇洗滌可以抑制K₂FeO₄水解．

點評 本題考查學(xué)生對工藝流程的理解、對操作的評價分析、物質(zhì)的分離提純、氧化還原反應(yīng)等，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)知識及靈活運用知識解決問題的能力，難度中等．