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(chǎn)工藝如下：

已知：2KOH+Cl₂═KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）
6KOH+3Cl₂═5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高）
回答下列問題：
（1）該生產(chǎn)工藝反應(yīng)①應(yīng)在

 

（填“溫度較高”或“溫度較低”）的情況下進(jìn)行；
（2）寫出工業(yè)上制取Cl₂的化學(xué)方程式

 

；
（3）K₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性的原因

 

；
（4）配制KOH溶液時(shí)，是在每100mL水中溶解61.6g KOH固體（該溶液的密度為1.47g/mL），它的物質(zhì)的量濃度為

 

；
（5）在“溶液I”中加KOH固體的目的是

 

：
A．與“溶液I”中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO
B．KOH固體溶解時(shí)會(huì)放出較多的熱量，有利于提高反應(yīng)速率
C．為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物
D．使副產(chǎn)物KClO₃轉(zhuǎn)化為KClO
（6）從“反應(yīng)液Ⅱ”中分離出K₂FeO₄后，還會(huì)有副產(chǎn)品

 

（寫化學(xué)式），它們都是重要的化工產(chǎn)品，具體說出其中一種物質(zhì)的用途

 

（答1點(diǎn)即可）； 則反應(yīng)③中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為

 

．
（7）如何判斷K₂FeO₄晶體已經(jīng)洗滌干凈

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：氫氧化鉀溶液中充入足量氯氣，在溫度較低的條件下反應(yīng)生成氯化鉀、次氯酸鉀和水，加入氫氧化鉀固體除去KCl，得到堿性KClO的濃溶液，加入90%硝酸鐵溶液發(fā)生反應(yīng)生成高鐵酸鉀溶液Ⅱ純化得到濕產(chǎn)品，洗滌干燥得到K₂FeO₄晶體；
（1）由工藝流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃與KClO制備K₂FeO₄，由信息②可知溫度較高KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃；
（2）工業(yè)是利用電解飽和食鹽水制取氯氣；
（3）K₂FeO₄中鐵元素化合價(jià)為+6價(jià)，價(jià)態(tài)高；
（4）根據(jù)n=

m

M

計(jì)算出氫氧化鉀的物質(zhì)的量，溶液質(zhì)量等于溶質(zhì)質(zhì)量與溶劑質(zhì)量之和，利用V=

m

ρ

計(jì)算溶液體積，再根據(jù)c=

n

V

計(jì)算氫氧化鉀溶液的物質(zhì)的量濃度；
（5）由工藝流程可知，反應(yīng)液I中有過量的Cl₂反應(yīng)，生成更多的KClO；
（6）由工藝流程及③可知，從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會(huì)有副產(chǎn)品KNO₃、KCl．KNO₃可用于化肥，炸藥等，反應(yīng)③是次氯酸根離子在堿溶液中氧化鐵離子為高鐵酸根離子；
（7）判斷K₂FeO₄晶體是否已經(jīng)洗滌干凈，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)洗滌液中是否含有氯離子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．

解答： 解：氫氧化鉀溶液中充入足量氯氣，在溫度較低的條件下反應(yīng)生成氯化鉀、次氯酸鉀和水，加入氫氧化鉀固體除去KCl，得到堿性KClO的濃溶液，加入90%硝酸鐵溶液發(fā)生反應(yīng)生成高鐵酸鉀溶液Ⅱ純化得到濕產(chǎn)品，洗滌干燥得到K₂FeO₄晶體；
（1）由工藝流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃與KClO制備K₂FeO₄，由信息②可知溫度較高KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃．由信息①可知，在低溫下KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO．故選擇低溫較低，故答案為：溫度較低；
（2）工業(yè)是利用電解飽和食鹽水制取氯氣．反應(yīng)方程式為：2NaCl+2H₂O 

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2NaCl+2H₂O 

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）K₂FeO₄中鐵元素化合價(jià)為+6價(jià)，價(jià)態(tài)高，易得電子，表現(xiàn)強(qiáng)氧化性，故答案為：K₂FeO₄中鐵元素化合價(jià)為+6價(jià)，易得電子；
（4）61.6g KOH固體的物質(zhì)的量為

61.6g

56g/mol

=1.1mol，溶液的質(zhì)量為100mL×1g/mL+61.6g=161.6g，所以溶液的體積為

161.6g

1.47×103g/L

=

161.6

1470

L，所以氫氧化鉀溶液的物質(zhì)的量濃度為

1.1mol

161.6 1470 L

=10mol/L，故答案為：10mol/L；
（5）由工藝流程可知，反應(yīng)液I中有過量的Cl₂反應(yīng)，加KOH固體的目的是與過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO．
A、與過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO，故A正確；
B、由信息②可知溫度較高KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃，不利用KClO生成、浪費(fèi)原料，故B錯(cuò)誤；
C、由工藝流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃與KClO制備K₂FeO₄，故C正確；
D、由信息可知，該條件下KClO₃ 不能轉(zhuǎn)化為KClO，故D錯(cuò)誤．
故選：AC；
（6）由工藝流程及③可知，從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會(huì)有副產(chǎn)品KNO₃、KCl．KNO₃可用于化肥，炸藥等，反應(yīng)③中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為：2Fe³⁺+3ClO^-+10 OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：KNO₃、KCl；KNO₃可用于化肥，炸藥等；2Fe³⁺+3ClO^-+10 OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（7）判斷K₂FeO₄晶體是否已經(jīng)洗滌干凈，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)洗滌液中是否含有氯離子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；步驟為：取最后一次的洗滌液于試管中，先加稀硝酸、再加硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈，反之則沉淀沒有洗滌干凈，
故答案為：取最后一次的洗滌液于試管中，先加稀硝酸、再加硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈，反之則沉淀沒有洗滌干凈．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備與物質(zhì)分離提純的分析判斷，實(shí)驗(yàn)過程的理解應(yīng)用和基本操作的分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．