高鐵酸鹽在能源、環(huán)保等方面有著廣泛的用途.濕法、干法制備高鐵酸鹽的原理如下表所示.
濕法 強堿性介質(zhì)中,F(xiàn)e(NO33與NaClO反應(yīng)生成紫紅色高鐵酸鹽溶液
干法 Fe2O3、KNO3、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鹽和KNO2等產(chǎn)物
(1)工業(yè)上用濕法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的流程如圖所示:

①洗滌粗品時選用異丙醇而不用水的理由是:
 

②反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為
 

③高鐵酸鉀在水中既能消毒殺菌,又能凈水,是一種理想的水處理劑.它能消毒殺菌是因為
 
,它能凈水的原因是
 

④已知25℃時Fe(OH)3的Ksp=4.0×10-38,反應(yīng)Ⅱ后的溶液中c(Fe3+)=4.0×10-5mol/L,則需要調(diào)整
pH=
 
時,開始生成Fe(OH)3(不考慮溶液體積的變化).
(2)由流程圖可見,濕法制備高鐵酸鉀時,需先制得高鐵酸鈉,然后再向高鐵酸鈉中加入飽和KOH溶液,即可析出高鐵酸鉀.①加入飽和KOH溶液的目的是:
 
.②由以上信息可知:高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉
 
(填“大”或“小”).
(3)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
 

(4)高鐵電池是正在研制中的可充電干電池,高鐵電池具有工作電壓穩(wěn)定,放電時間長等優(yōu)點,有人以高鐵酸鉀、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)計成高溫下使用的電池,寫出該電池正極電極反應(yīng)式:
 
考點:制備實驗方案的設(shè)計,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用
專題:實驗設(shè)計題
分析:(1)①高鐵酸鉀溶于水,不溶于異丙醇,減少產(chǎn)品的損耗;
②根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式,反應(yīng)Ⅱ是次氯酸根離子在堿溶液中把鐵離子氧化為高鐵酸根離子;
③高鐵酸鉀在水中能消毒殺菌是因為有強氧化性,凈水的原因是高鐵酸鉀的還原產(chǎn)物水解產(chǎn)生的Fe(OH)3膠體,有吸附性;
④依據(jù)溶度積常數(shù)和鐵離子濃度計算氫氧根離子濃度,結(jié)合離子積常數(shù)計算氫離子濃度得到鐵離子沉淀的PH;
(2)①加入飽和KOH溶液增大反應(yīng)物的濃度,使平衡右移;
②濕法制備高鐵酸鉀時,需先制得高鐵酸鈉,然后再向高鐵酸鈉中加入飽和KOH溶液,即可析出高鐵酸鉀,說明高鐵酸鉀溶解度。
(3)根據(jù)含元素化合價升高的物質(zhì)為還原劑,含元素化合價降低的物質(zhì)為氧化劑,并利用化學(xué)反應(yīng)方程式中的化學(xué)計量數(shù)來分析氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比;
(4)依據(jù)原電池原理分析判斷,負極上是發(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)①洗滌粗品時選用異丙醇而不用水的理由是,高鐵酸鉀易溶于水,難溶于異丙醇,可以減少高鐵酸鉀的損耗;
故答案為:減少高鐵酸鉀的溶解損失;
②ClO-在堿性條件下可將Fe3+氧化為FeO42-,反應(yīng)方程式為,3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
故答案為:3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
③高鐵酸鉀(K2FeO4)在水中能消毒殺菌是因為有強氧化性,凈水的原因是高鐵酸鉀的還原產(chǎn)物水解產(chǎn)生的Fe(OH)3膠體,有吸附性,使水澄清起凈水作用,
故答案為:高鐵酸鉀(K2FeO4)有強氧化性;高鐵酸鉀的還原產(chǎn)物水解產(chǎn)生的Fe(OH)3膠體,有吸附性(有絮凝作用),使水澄清起凈水作用.
④25℃時Fe(OH)3的Ksp=4.0×10-38,反應(yīng)Ⅱ后的溶液中c(Fe3+)=4.0×10-5mol/L,Ksp=c(Fe3+)×c3(OH-),c3(OH-)=
4.0×10-38
4.0×10-5
=10-33;c(OH-)=10-11mol/L
c(H+)=
10-14
10-11
=10-3mol/L,鐵離子沉淀的溶液PH=3;
故答案為:3;
(2)①加入飽和KOH溶液增大反應(yīng)物K+的濃度,使平衡右移,促進K2FeO4晶體析出.
故答案為:增大K+濃度,促進K2FeO4晶體析出.
  ②流程分析可知,濕法制備高鐵酸鉀時,需先制得高鐵酸鈉,然后再向高鐵酸鈉中加入飽和KOH溶液,即可析出高鐵酸鉀,說明高鐵酸鈉溶解度大于高鐵酸鉀溶解度,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉。
故答案為:。
(3)Fe2O3+3KNO3+4KOH═2K2FeO4+3KNO2+2H2O,氮元素的化合價降低,鐵元素的化合價升高,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;
(4)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:2FeO42-+6e-+8SO3═Fe3++8SO42-;
故答案為:2FeO42-+6e-+8SO3═Fe3++8SO42-;
點評:本題考查氧化還原反應(yīng),離子方程式、原電池電極反應(yīng)的書寫,化學(xué)平衡的移動,明確利用元素的化合價變化來分析氧化劑、還原劑時解答的關(guān)鍵,題目難度中等.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列說法中正確的是( 。
A、500mL 1mol?L-1 MgCl2溶液中含有Cl-數(shù)目為0.5NA
B、標(biāo)準狀況下,1mol H2O與1mol O2所占的體積相等
C、17g NH3含有的電子個數(shù)為10NA
D、36g H2O與32g CH4所含的氫原子數(shù)相等

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

已知:乙二酸俗稱草酸(結(jié)構(gòu)簡式為HOOC-COOH,可簡寫為H2C2O4).25℃時,草酸的電離平衡常數(shù)為K1=5.0×10-2,K2=5.4×10-5;碳酸(H2CO3)的電離平衡常數(shù)為K1=4.4×10-7,K2=4.7×10-11.草酸鈣的Ksp=4.0×10-8,碳酸鈣的Ksp=2.5×10-9.回答下列問題:
(1)寫出水溶液中草酸的電離方程式:
 

(2)往Na2CO3溶液中加入少量草酸溶液,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
 

(3)常溫下將0.4mol/L的KOH溶液20mL與0.2mol/L的草酸溶液20mL混合,則混合后溶液中陰離子濃度的大小順序為
 

(4)實驗室常用酸性高錳酸鉀溶液滴定草酸來測定草酸溶液的濃度.高錳酸鉀溶液常用
 
(填“稀硫酸”、“稀硝酸”或“稀鹽酸”)酸化,已知酸性高錳酸鉀和草酸反應(yīng)的現(xiàn)象是:有氣泡產(chǎn)生,紫色消失,其反應(yīng)的離子方程式為
 

(5)草酸鈣結(jié)石是五種腎結(jié)石里最為常見的一種.患草酸鈣結(jié)石的病人多飲白開水有利于結(jié)石的消融.請用化學(xué)用語和簡要的文字說明其原因:
 

(6)25℃時,向20mL碳酸鈣的飽和溶液中逐滴加入c mol/L的草酸鉀溶液20mL后,有草酸鈣沉淀生成,則c的最小值為
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

4.6g某有機物完全燃燒,得到8.8g二氧化碳和5.4g水.此有機物的蒸氣對氫氣的相對密度為23.該有機物與金屬鈉反應(yīng)放出氫氣.其分子式為
 
,結(jié)構(gòu)簡式為
 
.(要求要有計算過程)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

如圖所示,在一定溫度下,把2體積N2和6體積H2通入一個帶有活塞的容積可變的容器中,活塞的一端與大氣相通,容器中發(fā)生以下反應(yīng):N2+3H2?2NH3(正反應(yīng)放熱),若反應(yīng)達到平衡后,測得混合氣體的體積為7體積.據(jù)此回答下列問題:
(1)保持上述反應(yīng)溫度不變,設(shè)a、b、c分別代表初始加入的N2、H2和NH3的體積,如果反應(yīng)達到平衡后混合氣體中各氣體的體積分數(shù)仍與上述平衡相同,那么:
①若a=1,c=2,則b=
 
.在此情況下,反應(yīng)起始時將向
 
(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向進行.
②若需規(guī)定起始時反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,則c的取值范圍是
 

(2)在上述裝置中,若需控制平衡后混合氣體為6.5體積,則可采取的措施是
 
,原因是
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

為了證明醋酸是弱電解質(zhì),甲、乙、丙、丁、戊分別選用下列試劑進行實驗:0.1mol/L醋酸溶液、0.1mol/L鹽酸、c(H+)=10-3mol/L的鹽酸、c(H+)=10-3mol/L的醋酸、CH3COONa晶體、石蕊試液、pH試紙、鋅粒、蒸餾水.已知:pH=-lgc(H+
(1)甲用pH試紙測出0.10mol/L的醋酸溶液pH=4,則認定醋酸是弱電解質(zhì),你認為這一方法
 
(填“正確”或“不正確”).
(2)乙分別取用10mL 0.1mol/L鹽酸和醋酸,然后加入完全一樣的等量鋅粒(少量),產(chǎn)生氫氣用氣球收集,通過觀察實驗現(xiàn)象為
 
,則認定醋酸是弱電解質(zhì).
(3)丙取出10mL 0.10mol/L醋酸溶液,滴入石蕊試液,顯紅色,再加入醋酸鈉晶體,紅色變淺,也能證明醋酸是弱電解質(zhì),試從電離平衡原理解釋
 

(4)丁分別取用10mL c(H+)=10-3mol/L鹽酸和醋酸,然后加入完全一樣的等量鋅粒(足量),產(chǎn)生氫氣用氣球收集,通過比較產(chǎn)生氣球的大小,如果醋酸產(chǎn)生氣球
 
(填“大”或“小”),則認定醋酸是弱電解質(zhì).
(5)戊取用c(H+)=10-3mol/L的醋酸稀釋到原來的100倍,稀釋后醋酸的c(H+
 
10-5mol/L(填“>”、“<”、“=”),則認定醋酸是弱電解質(zhì).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

甲元素的原子序數(shù)是9,乙是元素周期表第三周期中金屬性最強的元素,丙元素原子核外有三個電子層,最外層電子層上有6個電子,丁元素比丙多一個質(zhì)子,由此推斷:
(1)甲元素在周期表中位于第二周期的
 

(2)甲元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性比HCl的
 
(填“強”或“弱”)
(3)乙元素單質(zhì)在空氣中燃燒,生成一種淡黃色的固體的名稱是
 
,指出它所含的化學(xué)鍵的類型
 

(4)乙元素原子半徑比丙元素原子
 
 (填大或小)
(5)丙元素最高價氧化物的水化物的分子式是
 
,它的酸性比磷酸的
 
(  填“強”或“弱”)
(6)另有A,B,C三種短周期元素,A和B同周期,A和C同主族,三者的原子序數(shù)之和為41,三者的最外層電子總數(shù)為19,則推斷出的元素依次為A
 
B
 
C
 
.(填元素符號)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

常溫下有濃度為0.1mol/L、體積為V L的氨水,向其中逐滴加入一定濃度的鹽酸,得到如圖的滴定曲線,其中d點時兩種溶液恰好完全反應(yīng).根據(jù)圖象回答下列問題:
(1)氨水的電離方程式為
 
.該溫度時氨水的電離平衡常數(shù)K=
 
.滴定過程中所用鹽酸的pH=
 

(2)若忽略溫度變化,則由b點到c點的過程中,下列數(shù)值保持不變的有
 
.(填字母)
A、c(H+)?c(OH-)  B、
c(H+)
c(OH-)
   C、
c(NH4+)?c(OH-)
c(NH3?H2O)
   D、
c(NH3?H2O)
c(NH4+)

(3)若取該實驗中恰好完全反應(yīng)的d點溶液,向其中滴加AL某濃度的氨水后溶液呈中性,則滴加氨水的過程中水的電離平衡將
 
(填“正向”“不”或“逆向”)移動,所滴加氨水的濃度為
 
mol?L-1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列各組物質(zhì),按強電解質(zhì)、弱電解質(zhì)、非電解質(zhì)的順序排列的是( 。
A、NaCl、BaSO4、SO2
B、Cu、CH3COOH、酒精
C、KNO3、NH3?H2O、Cl2
D、CaCO3、H2O、液氨

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同步練習(xí)冊答案