Question

4．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種綠色高效水處理劑．某學(xué)習(xí)小組用圖所示裝置（夾持儀器已略去）制備KClO溶液，并通過KClO溶液與Fe（NO₃）₃溶液的反應(yīng)制備K₂FeO₄．

查閱資料知K₂FeO₄的部分性質(zhì)如下：
①溶于水、微溶于濃KOH溶液
②在0℃～5℃、強(qiáng)堿性溶液中比較穩(wěn)定
③Fe³⁺和Fe（OH）₃催化作用下發(fā)生分解
④酸性至弱堿性條件下，能與水反應(yīng)生成Fe（OH）₃和O₂．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）儀器C和D中都盛有KOH溶液，其中C中KOH溶液的作用是與氯氣反應(yīng)制得次氯酸鉀，作氧化劑．
（2）Cl₂與KOH的濃溶液在較高溫度下反應(yīng)生成KClO₃．為保證反應(yīng)生成KClO，需要將反應(yīng)溫度控制在0～5℃下進(jìn)行，在不改變KOH溶液濃度的前提下，實(shí)驗(yàn)中可以采取的措施是緩慢滴加鹽酸、裝置C用冰水浴中．
（3）在攪拌下，將Fe（NO₃）₃飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中即可制取K₂FeO₄，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O．
（4）制得的粗產(chǎn)品中含有Fe（OH）₃、KCl等雜質(zhì)．
提純方案：
將一定量的K₂FeO₄粗產(chǎn)品溶于冷的3mol/L KOH溶液中，用砂芯漏斗（硬質(zhì)高硼玻璃）過濾，將濾液置于冰水浴中，向?yàn)V液中加入飽和KOH溶液，攪拌、靜置，再用砂芯漏斗過濾，晶體用適量乙醇洗滌2～3次后，在真空干燥箱中干燥．
第一次和第二次過濾得到的固體分別對(duì)應(yīng)的是（填化學(xué)式）Fe（OH）₃、K₂FeO₄，過濾時(shí)不用普通漏斗而采用砂芯漏斗的原因是（用離子方程式說明）SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，A裝置中用高錳酸鉀與鹽酸反應(yīng)制得氯氣，氯氣中有揮發(fā)出的來的氯化氫，所以B裝置中飽和食鹽水是除去氯氣中的氯化氫，裝置C中用氯氣與氫氧化鉀溶液應(yīng)制得次氯酸鈉，反應(yīng)的尾氣氯氣用氫氧化鉀吸收，
（1）裝置C中用氯氣與氫氧化鉀溶液應(yīng)制得次氯酸鉀，作氧化劑；
（2）Cl₂和KOH在較高溫度下反應(yīng)生成KClO₃，制取KClO溫度反應(yīng)在0℃～5℃，裝置C應(yīng)放在冰水浴中，應(yīng)降低通入氯氣的速率；
（3）在KOH溶液中，F(xiàn)e（NO₃）₃與KClO應(yīng)生成K₂FeO₄、KCl和KNO₃；
（4）用砂芯漏斗過濾，除去氫氧化鐵，由于K₂FeO₄可溶于水、微溶于濃KOH溶液，將濾液置于冰水浴中，向?yàn)V液中加入飽和的KOH溶液，析出K₂FeO₄晶體，再進(jìn)行過濾；普通漏斗成分為SiO₂，易與氫氧化鉀反應(yīng)．

解答 解：（1）裝置C中用氯氣與氫氧化鉀溶液應(yīng)制得次氯酸鉀，作氧化劑；
故答案為：與氯氣反應(yīng)制得次氯酸鉀，作氧化劑；
（2）Cl₂和KOH在較高溫度下反應(yīng)生成KClO₃，制取KClO溫度反應(yīng)在0℃～5℃，裝置C應(yīng)放在冰水浴中，緩慢滴加鹽酸，減慢生成氯氣的速率，
故答案為：緩慢滴加鹽酸、裝置C用冰水浴中；
（3）將Fe（NO₃）₃飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中即可制取K₂FeO₄，則在KOH溶液中，F(xiàn)e（NO₃）₃與KClO應(yīng)生成K₂FeO₄、KCl和KNO₃，反應(yīng)的方程式為：2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O；
故答案為：2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O；
（4）因?yàn)镕e（OH）₃不溶于水，所以第一次用砂芯漏斗過濾，除去Fe（OH）₃，則得到的固體為Fe（OH）₃，由于K₂FeO₄可溶于水、微溶于濃KOH溶液，將濾液置于冰水浴中，向?yàn)V液中加入飽和的KOH溶液，析出K₂FeO₄晶體，再進(jìn)行過濾，則第二次用砂芯漏斗過濾，得到K₂FeO₄晶體；普通漏斗成分為SiO₂，易與氫氧化鉀反應(yīng)，離子方程式為：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：Fe（OH）₃；K₂FeO₄；SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案、氧化還原反應(yīng)滴定及計(jì)算、物質(zhì)的分離提純、對(duì)條件與操作的分析評(píng)價(jià)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，注意題目信息的遷移運(yùn)用，難度中等．