Question

17．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種高教凈水劑．某實(shí)驗(yàn)小組用下列兩種方法制�。ㄈ鐖D1）．

I．次氯酸鉀氧化法，已知：Cl₂+2KOH$\frac{\underline{\;冷\;}}{\;}$KClO+H₂O
3Cl₂+6KOH（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5KCl+KClO₃+3H₂O
（1）a儀器的名稱是分液漏斗；物質(zhì)X是冷水．
（2）開(kāi)關(guān)K可多次關(guān)閉，請(qǐng)筒述其中一次的作用關(guān)閉K，可以檢驗(yàn)裝置氣密性．
（3）將D中試管取出，依次加入KOH溶液、90%Fe（NO₃）₃溶液，充分振蕩并水浴加熱，溶液變紫紅色（含K₂FeO₄）．該反應(yīng)的離子方程式項(xiàng)3ClO^-+2Fe³⁺+10 OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
Ⅱ．電解法

（1）圖2中開(kāi)始陰極有氣體產(chǎn)生，其電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）開(kāi)始時(shí)陽(yáng)極有紫紅色物質(zhì)生成，一段時(shí)間后陽(yáng)極變細(xì)，紫紅色消失，出現(xiàn)紅褐色沉淀．針對(duì)紫紅色消失的原因：甲小組做了如圖3所示實(shí)驗(yàn)：則該小組提出的假設(shè)可能是陽(yáng)極產(chǎn)生的Fe²⁺離子將K₂FeO₄還原．乙小組認(rèn)為，可能是隨著c（H⁺）增加，K₂FeO₄發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)．為驗(yàn)證該假設(shè)，請(qǐng)嘗試從控制變量的角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)案．
（可用試劑：1mo1/L K₂FeO₄溶液、1mol/L，H₂SO₄、溶液、4mol/L H₂SO₄溶液、1 mo1/L KOH溶液8mol/L KOH溶液）
實(shí)驗(yàn)的主要步驟：分別取試管加入等體積的1mo1/L K₂FeO₄溶液，分別滴加等體積的1mol/LH₂SO₄溶液、4mol/L H₂SO₄溶液、1 mo1/L KOH溶液、8mol/L KOH溶液；
需要記錄的現(xiàn)象及數(shù)據(jù)：加入酸是否產(chǎn)生氣泡，溶液紫色是否褪去，紫紅色褪去時(shí)間．

Answer 1

分析 I．裝置A中產(chǎn)生氯氣，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)K，反應(yīng)完畢用裝置B收集氯氣，防止污染空氣，也可以檢驗(yàn)裝置氣密性，可以控制氯氣流速，裝置C吸收氯氣中的HCl，D中發(fā)生氯氣與氫氧化鉀溶液反應(yīng)生成KClO，應(yīng)用水進(jìn)行冷卻，E吸收氯氣，防止污染空氣；
（1）由儀器結(jié)構(gòu)可知，儀器a為分液漏斗；物質(zhì)X其冷凝作用，可以為冷水；
（2）開(kāi)始關(guān)閉K，可以檢驗(yàn)裝置氣密性；
（3）由題意可知，KClO、KOH、Fe（NO₃）₃混合水浴加熱反應(yīng)生成K₂FeO₄，則Cl元素發(fā)生還原反應(yīng)生成KCl，同時(shí)生成水；
Ⅱ．（1）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子放電生成氫氣；
（2）開(kāi)始陽(yáng)極有紫紅色物質(zhì)生成，有K₂FeO₄生成，一段時(shí)間后陽(yáng)極變細(xì)，紫紅色消失，出現(xiàn)紅褐色沉淀，說(shuō)明生成氫氧化鐵，甲小組中KSCN檢驗(yàn)鐵離子，可能亞鐵離子將K₂FeO₄還原；
采用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證隨著c（H⁺）增加K₂FeO₄發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，應(yīng)控制K₂FeO₄的濃度相等，分別加入等體積不同濃度的硫酸、KOH溶液，加入酸可能會(huì)有氧氣生成，溶液顏色會(huì)褪去，且濃度不同反應(yīng)速率不同，褪色時(shí)間不同．

解答 解：I．裝置A中產(chǎn)生氯氣，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)K，反應(yīng)完畢用裝置B收集氯氣，防止污染空氣，也可以檢驗(yàn)裝置氣密性，可以控制氯氣流速，裝置C吸收氯氣中的HCl，D中發(fā)生氯氣與氫氧化鉀溶液反應(yīng)生成KClO，應(yīng)用水進(jìn)行冷卻，E吸收氯氣，防止污染空氣；
（1）由儀器結(jié)構(gòu)可知，儀器a為分液漏斗；物質(zhì)X其冷凝作用，可以為冷水，
故答案為：分液漏斗；冷水；
（2）開(kāi)始關(guān)閉K，可以檢驗(yàn)裝置氣密性，
故答案為：關(guān)閉K，可以檢驗(yàn)裝置氣密性；
（3）由題意可知，KClO、KOH、Fe（NO₃）₃混合水浴加熱反應(yīng)生成K₂FeO₄，則Cl元素發(fā)生還原反應(yīng)生成KCl，同時(shí)生成水，反應(yīng)離子方程式為：3ClO^-+2Fe³⁺+10 OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：3ClO^-+2Fe³⁺+10 OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
Ⅱ．（1）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子放電生成氫氣，陰極電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）開(kāi)始陽(yáng)極有紫紅色物質(zhì)生成，有K₂FeO₄生成，一段時(shí)間后陽(yáng)極變細(xì)，紫紅色消失，出現(xiàn)紅褐色沉淀，說(shuō)明生成氫氧化鐵，甲小組中FeSO₄溶液與K₂FeO₄溶液混合，用KSCN檢驗(yàn)鐵離子，提出的假設(shè)可能是：陽(yáng)極產(chǎn)生的Fe²⁺離子將K₂FeO₄還原；
采用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證隨著c（H⁺）增加K₂FeO₄發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，應(yīng)控制K₂FeO₄的濃度相等，具體實(shí)驗(yàn)步驟為：分別取試管加入等體積的1mo1/L K₂FeO₄溶液，分別滴加等體積的1mol/LH₂SO₄溶液、4mol/L H₂SO₄溶液、1 mo1/L KOH溶液、8mol/L KOH溶液，需要記錄的現(xiàn)象與數(shù)據(jù)為：加入硫酸是否產(chǎn)生氣泡，溶液紫色是否褪去，紫紅色褪去時(shí)間等，
故答案為：陽(yáng)極產(chǎn)生的Fe²⁺離子將K₂FeO₄還原；
分別取試管加入等體積的1mo1/L K₂FeO₄溶液，分別滴加等體積的1mol/LH₂SO₄溶液、4mol/L H₂SO₄溶液、1 mo1/L KOH溶液、8mol/L KOH溶液；
加入硫酸是否產(chǎn)生氣泡，溶液紫色是否褪去，紫紅色褪去時(shí)間．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)方案的分析評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)、對(duì)裝置的分析評(píng)價(jià)等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度較大．