14.高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途.工業(yè)上制備K2FeO4的常用方法有兩種.
方法一:濕法.工藝流程如圖.

(1)完成“氧化”過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式:
2FeCl3+10NaOH+3NaClO═2Na2FeO4+9NaCl+5H2O,其中氧化劑是NaClO(填化學(xué)式).
(2)加入飽和KOH溶液的目的是減小高鐵酸鉀的溶解,促進(jìn)高鐵酸鉀晶體析出;用異丙醇洗滌的目的是減少高鐵酸鉀的損耗.
方法二:干法.把Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產(chǎn)物.
(3)在干法制備K2FeO4的反應(yīng)中,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3:1.

分析 方法一:濕法為次氯酸鹽氧化法,工藝流程:氯化鐵溶液中加入次氯酸鈉和氫氧化鈉,反應(yīng)為:2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O;將Na2FeO4粗產(chǎn)品在40%KOH溶液中溶解,過濾除去雜質(zhì)NaCl,加入飽和KOH溶液后,將Na2FeO4轉(zhuǎn)化為溶解度更小的K2FeO4,反應(yīng)方程式為Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH,冷卻結(jié)晶,過濾,高鐵酸鉀易溶于水,難溶于異丙醇,用異丙醇代替水洗滌產(chǎn)品可以減少高鐵酸鉀的損耗,同時(shí)洗去高鐵酸鉀晶體表面的KOH和其他雜質(zhì),得到純產(chǎn)品高鐵酸鉀.
(1)反應(yīng)中NaClO是氧化劑,還原產(chǎn)物是NaCl,根據(jù)元素守恒,可知反應(yīng)式中需要補(bǔ)充NaCl和H2O.根據(jù)化合價(jià)升降法配平方程式;
(2)加入飽和KOH溶液可以增大K+的濃度,使平衡向右移動(dòng);高鐵酸鉀在水中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在異丙醇中的溶解度;
方法二:干法
(3)根據(jù)含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)為還原劑,含元素化合價(jià)降低的物質(zhì)為氧化劑,并利用化學(xué)反應(yīng)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)來分析氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比.

解答 解:濕法為次氯酸鹽氧化法,工藝流程:氯化鐵溶液中加入次氯酸鈉和氫氧化鈉,反應(yīng)為:2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O;將Na2FeO4粗產(chǎn)品在40%KOH溶液中溶解,過濾除去雜質(zhì)NaCl,加入飽和KOH溶液后,將Na2FeO4轉(zhuǎn)化為溶解度更小的K2FeO4,反應(yīng)方程式為Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH,冷卻結(jié)晶,過濾,高鐵酸鉀易溶于水,難溶于異丙醇,用異丙醇代替水洗滌產(chǎn)品可以減少高鐵酸鉀的損耗,同時(shí)洗去高鐵酸鉀晶體表面的KOH和其他雜質(zhì),得到純產(chǎn)品高鐵酸鉀.
方法一:濕法
(1)反應(yīng)中FeCl3→Na2FeO4,鐵元素化合價(jià)由+3價(jià)升高為+6價(jià),化合價(jià)總升高3價(jià),NaClO→NaCl,氯元素化合價(jià)由+1降低為-1價(jià),化合價(jià)總共降低2價(jià),化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6,故FeCl3系數(shù)為2,NaClO系數(shù)為3,由鐵元素守恒可知 Na2FeO4系數(shù)為2,由氯元素守恒可知NaCl系數(shù)為2×3+3=9,根據(jù)鈉元素守恒可知NaOH系數(shù)為9+2×2=13,由氫元素守恒可知H2O系數(shù)為5,配平方程式為2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O;
反應(yīng)中NaClO→NaCl,氯元素化合價(jià)由+1降低為-1價(jià),NaClO是氧化劑,還原產(chǎn)物是NaCl.
故答案為:2、10、3、2、9NaCl、5H2O;NaClO;
(2)Na2FeO4+2KOH?K2FeO4+2NaOH,加入飽和KOH溶液可以增大K+的濃度,使平衡向右移動(dòng),析出晶體,高鐵酸鉀易溶于水,難溶于異丙醇,用異丙醇代替水洗滌產(chǎn)品可以減少高鐵酸鉀的損耗,同時(shí)洗去高鐵酸鉀晶體表面的KOH和其他雜質(zhì),得到純產(chǎn)品高鐵酸鉀,
故答案為:減小高鐵酸鉀的溶解,促進(jìn)高鐵酸鉀晶體析出;減少高鐵酸鉀的損耗;
方法二:干法.
(3)Fe2O3+3KNO3+4KOH═2K2FeO4+3KNO2+2H2O,氮元素的化合價(jià)由+5價(jià)變?yōu)?3價(jià),鐵元素的化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?6價(jià),則KNO3為氧化劑,F(xiàn)e2O3為還原劑,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3:1,
故答案為:3:1.

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備,為高頻考點(diǎn),涉及氧化還原反應(yīng)、除雜、氧化還原反應(yīng)配平等知識(shí)點(diǎn),明確氧化還原反應(yīng)基本概念、實(shí)質(zhì)及物質(zhì)分離和提純方法與物質(zhì)性質(zhì)關(guān)系是解本題關(guān)鍵,熟悉流程圖中各個(gè)步驟可能發(fā)生的反應(yīng)、基本操作、設(shè)計(jì)目的,題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.下列說法正確的是( 。
A.圖①中△H1=△H2+△H3
B.圖②表示0.1mol•L-1氨水加水稀釋過程中水的電離度變化曲線
C.圖③可知S8燃燒的熱化學(xué)方程式為S8(s)+8O2(g)=8SO2(g)△H=-8akJ•mol-1
D.圖④在催化劑條件下,反應(yīng)的活化能等于E1+E2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

15.已知化學(xué)式為C12H12的物質(zhì)A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為A苯環(huán)上的二溴代物有9種同分異構(gòu)體.
(1)以此推斷A苯環(huán)上的四溴代物的異構(gòu)體數(shù)目有A.
A.9種B10種.C.11種D.12種
(2)在環(huán)上的一溴代物有3種.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

2.CO2作為未來碳源,既可彌補(bǔ)因石油、天然氣等大量消耗引起的“碳源危機(jī)”,又可有效地解決溫室效應(yīng).目前,人們利用光能和催化劑,可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2.請(qǐng)回答下列問題:
(1)將所得CH4與H2O(g)通入聚焦太陽能反應(yīng)器,發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H=+206kJ•mol-1.將等物質(zhì)的量的CH4和H2O(g)充入l L恒容密閉容器,某溫度下反應(yīng)5min后達(dá)到平衡,此時(shí)測(cè)得CO的物質(zhì)的量為0.10mol,則5min內(nèi)CH4的平均反應(yīng)速率為0.02mol/(L•min).
 平衡后采取下列措施中的ac能使n(CO):n(CH4)增大.
a.加熱升高溫度                  b.恒溫恒容下充入氦氣
c.恒溫下增大容器體積             d.恒溫恒容下再充入等物質(zhì)的量的CH4和H2O
(2)工業(yè)上可以利用CO為原料制取CH3OH.
已知:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.5kJ•mol-1
CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H=+41.3kJ•mol-1
寫出由CO和H2制取甲醇的熱化學(xué)方程式CO(g)+2H2(g)?CH3OH(l)△H=-90.8kJ•mol-1
(3)某科研人員為研究H2和CO合成CH3OH的最佳起始組成比n(H2):n(CO),在l L恒容密閉容器中通入H2與CO的混合氣(CO的投入量均為1mol),分別在230℃、250℃和270℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)得結(jié)果如圖1,則270℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)
K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO){c}^{2}({H}_{2})}$=$\frac{0.5}{0.5×{1}^{2}}$=1.(列式計(jì)算)

(4)以燃料電池為工作原理測(cè)定CO的濃度,其裝置如圖2所示,該電池中電解質(zhì)為氧化釔-氧化鈉,其中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動(dòng).則負(fù)極的電極反應(yīng)方程式為CO-2e-+O2-═CO2
關(guān)于該電池的下列說法,正確的是ac
a.工作時(shí)電極b作正極,O2-通過固體介質(zhì)NASICON由電極b流向電極a
b.工作時(shí)電流由電極a通過傳感器流向電極b
c.傳感器中通過的電流越大,尾氣中CO的含量越高.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

9.反應(yīng)3H2+N2?2NH3在密閉容器中進(jìn)行.下列關(guān)于該反應(yīng)的說法錯(cuò)誤的是(  )
A.升高溫度能加快反應(yīng)速率B.使用恰當(dāng)?shù)拇呋瘎┠芗涌旆磻?yīng)速率
C.將氨氣液化排出能加快反應(yīng)速率D.N2與H2不能完全轉(zhuǎn)化為NH3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

19.某固體混合物可能由KCl、NaNO3、CuCl2、Na2SO4、Ca(NO32和K2CO3中的一種或幾種組成,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
①混合物加水后,形成無色透明的溶液;
②向①溶液中滴加BaCl2溶液,有白色沉淀產(chǎn)生,過濾;
③向②過濾出的白色沉淀物中加入稀鹽酸,發(fā)現(xiàn)沉淀部分溶解;
④向②的濾液中加入AgNO3溶液,生成白色沉淀,再加入稀硝酸,沉淀不溶解.
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn),回答:
(1)混合物中一定含有Na2SO4、K2CO3,理由滴加BaCl2溶液,有白色沉淀產(chǎn)生,加入稀鹽酸,沉淀部分溶解;
(2)混合物中一定沒有CuCl2、Ca(NO32,理由溶液無色,且含有Na2SO4、K2CO3;
(3)不能判斷是否含有KCl、NaNO3理由NaNO3與BaCl2溶液不反應(yīng),②操作中加入BaCl2溶液,引入氯離子.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

6.某強(qiáng)酸性溶液X,含有Fe3+、Fe2+、Ba2+、Al3+、NH4+、CO32-、SiO32-、SO42-、NO3-中的一種或幾種離子,取溶液進(jìn)行連續(xù)實(shí)驗(yàn),能實(shí)現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化:

依據(jù)以上信息,回答下列問題:
(1)寫出步驟①生成氣體A的離子方程式3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O.
(2)氣體F的電子式為,實(shí)驗(yàn)中,可以觀察到反應(yīng)②的現(xiàn)象是:氣體由無色變紅棕色.
(3)檢驗(yàn)溶液I中存在的陽離子的方法是取適量溶液與試管中,加入濃氫氧化鈉溶液后加熱,將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙靠近試管口,試紙變藍(lán),證明含有NH4+
(4)沉淀G的化學(xué)式為Fe(OH)3;寫出反應(yīng)⑦的化學(xué)方程式NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
(5)溶液X中肯定不存在的離子有Ba2+、CO32-、SiO32-、NO3-;對(duì)不能確定是否存在的離子,可以另取X溶液于試管中,選擇下列試劑中的一種加入X溶液中,根據(jù)現(xiàn)象就可判斷,則該試劑是④.(選填序號(hào):①pH試紙,②酚酞試劑,③石蕊試劑,④KSCN溶液,⑤NaOH溶液,⑥KMnO4溶液)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.某溶液中可能存在Br-、CO32-、SO32-、Al3+、I-、Mg2+、Na+等7種離子中的某幾種.現(xiàn)取該溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到如下現(xiàn)象:①向溶液中滴加足量氯水后,溶液變橙黃色,且有無色氣泡冒出   ②向所得橙色溶液中加入足量BaCl2溶液,無沉淀生成   ③向所得溶液中繼續(xù)滴加淀粉溶液,溶液不變藍(lán)色.據(jù)此可以推斷:該溶液中肯定不存在的離子組是( 。
A.Al3+  Mg2+  I- SO32-B.Mg2+  Na+ CO32- I-
C.Al3+Na+  SO32- I-D.Na+ CO32-  Br-I-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.某固體混合物可能由KCl、K2SO4、CuCl2、CaCl2、K2CO3中的一種或幾種混合而成,為鑒定其組成,依次進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
(1)混合物中加入足量水得一無色透明溶液;
(2)上述溶液中滴加BaCl2有白色沉淀產(chǎn)生;
(3)過濾,然后向上述白色沉淀加鹽酸時(shí),沉淀全部溶解;
(4)往濾液中加AgNO3溶液時(shí)有白色沉淀產(chǎn)生且白色沉淀不溶于稀硝酸.
試判斷:
①肯定存在的物質(zhì)有K2CO3;
②肯定不存在的物質(zhì)有K2SO4、CuCl2、CaCl2
③可能存在的物質(zhì)有KCl.
④寫出下列實(shí)驗(yàn)步驟中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:
步驟(3)BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2
步驟(4)Cl-+Ag+=AgCl↓.

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