Question

高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑．其生產工藝流程如下：

請同答下列問題：
（1）寫出向KOH溶液中通入足量Cl₂發(fā)生反應的離子方程式

 

．
（2）在溶液I中加入KOH固體的目的是

 

（填編號）．
A．為下一步反應提供堿性的環(huán)境
B．使KClO₃轉化為KClO
C．與溶液I中過量的Cl₂繼續(xù)反應，生成更多的KClO
D．KOH固體溶解時會放出較多的熱量，有利于提高反應速率
（3）從溶液Ⅱ中分離出K₂FeO₄后，還會有副產品KNO₃，KCl，則反應③中發(fā)生的離子反應方程式為

 

．每制得59.4克K₂FeO₄，理論上消耗氧化劑的物質的量為

 

 mol．
（4）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）作為水處理劑的一個優(yōu)點是能與水反應生成膠體吸附雜質，配平該反應的離子方程式：

 

 FeO₄^2-+

 

 H₂O=

 

 Fe（OH）₃（膠體）+

 

O₂↑+

 

OH^-．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：足量Cl₂通入和KOH溶液中，溫度低時發(fā)生反應Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應，且將溶液轉化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，發(fā)生反應2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，純化得到濕產品，將濕產品洗滌、干燥得到晶體K₂FeO₄，
（1）KOH溶液和足量Cl₂發(fā)生反應生成KCl、KClO和H₂O；
（2）KOH和氯氣反應生成KClO，除去未反應的氯氣，且只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子；
（3）反應③中鐵離子和次氯酸根粒子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子；根據轉移電子相等計算氧化劑的物質的量；
（4）該反應中Fe元素化合價由+6價變?yōu)?3價、O元素化合價由-2價變?yōu)?價，根據轉移電子相等配平方程式．

解答： 解：足量Cl₂通入和KOH溶液中，溫度低時發(fā)生反應Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應，且將溶液轉化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，發(fā)生反應2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，純化得到濕產品，將濕產品洗滌、干燥得到晶體K₂FeO₄，
（1）KOH溶液和足量Cl₂發(fā)生反應生成KCl、KClO和H₂O，離子方程式為Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（2）KOH和氯氣反應生成KClO，除去未反應的氯氣，且只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，所以加入KOH的目的是除去氯氣且使溶液為堿性，故選AC；
（3）反應③中鐵離子和次氯酸根粒子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
n（K₂FeO₄）=

59.4g

198g/mol

=0.3mol，根據2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O知，氧化劑的物質的量=

0.3mol

2

×3=0.45mol，
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；0.45；
（4）該反應中Fe元素化合價由+6價變?yōu)?3價、O元素化合價由-2價變?yōu)?價，其轉移電子數為6，根據轉移電子相等、電荷守恒配平方程式為4FeO₄^2-+10H₂O=2Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-，
故答案為：4；10；4；3；8．

點評：本題考查物質的分離和提純，側重考查學生分析、計算能力和思維的縝密性，涉及氧化還原反應方程式的配平、離子方程式的書寫，會從整體上分析物質分離流程，知道每一步發(fā)生的反應及基本操作，題目難度不大．