Question

【題目】高鐵酸鉀(K2FeO4)為紫黑色粉末，是一種新型高效消毒劑。K2FeO4易溶于水，微溶于濃KOH溶液，在0 ℃~5 ℃的強(qiáng)堿性溶液中較穩(wěn)定。一般制備方法是先用Cl2與KOH溶液在20 ℃以下反應(yīng)生成KClO（在較高溫度下則生成KClO3），KClO再與KOH、Fe(NO3)3溶液反應(yīng)即可制得K2FeO4。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：

回答下列問題：

(1)制備KClO。

①儀器a的名稱是________________；裝置B吸收的氣體是________。

②裝置C中三頸燒瓶置于冰水浴中的目的是______________；裝置D的作用是_____________。

(2)制備K2FeO4。

①裝置C中得到足量KClO后，將三頸燒瓶上的導(dǎo)管取下，加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液，水浴控制反應(yīng)溫度，攪拌，當(dāng)溶液變?yōu)樽霞t色，該反應(yīng)的離子方程式為________________________________。

②向裝置C中加入飽和________溶液，析出紫黑色晶體，過濾。

(3)測(cè)定K2FeO4純度。測(cè)定K2FeO4的純度可用滴定法，滴定時(shí)有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為：

a.FeO42-+CrO2-+2H2O═CrO42-+Fe(OH)3↓+OH-

b.2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H2O

c.Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O

稱取2.0g制備的K2FeO4樣品溶于適量KOH溶液中，加入足量的KCrO2，充分反應(yīng)后過濾，濾液在250mL容量瓶中定容．取25.00mL加入稀硫酸酸化，用0.10 molL-1的(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，重復(fù)操作2次，平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的體積為24.00mL，則該K2FeO4樣品的純度為________。

Answer 1

【答案】分液漏斗HCl防止Cl2與KOH反應(yīng)生成KClO3吸收多余的Cl2，防止污染空氣3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42- +3Cl-+5H2OKOH79.2%

【解析】

根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，A裝置中用二氧化錳與濃鹽酸加熱制得氯氣，氯氣中有揮發(fā)出的來的氯化氫，所以B裝置中飽和食鹽水是除去氯氣中的氯化氫，裝置C中用氯氣與氫氧化鉀溶液反應(yīng)制得次氯酸鉀，為防止在較高溫度下生成KClO3，C裝置中用冰水浴，反應(yīng)的尾氣氯氣用D裝置中氫氧化鈉吸收。

(3)根據(jù)反應(yīng)FeO42-+CrO2-+2H2O═CrO42-+Fe(OH)3↓+OH-、2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H2O和 Cr2O72-+6Fe2++14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O，可得關(guān)系式2FeO42-～Cr2O72-～6Fe2+，再根據(jù)題意計(jì)算。

(1)①根據(jù)裝置圖可知儀器a的名稱是分液漏斗，根據(jù)上述分析，裝置B吸收的氣體為HCl，故答案為：分液漏斗；HCl；

②Cl2與KOH溶液在20℃以下反應(yīng)生成KClO，在較高溫度下則生成KClO3，所以冰水浴的目的是防止Cl2與KOH反應(yīng)生成KClO3，氯氣有毒，需要進(jìn)行尾氣吸收，裝置D是吸收多余的Cl2，防止污染空氣，故答案為：防止Cl2與KOH反應(yīng)生成KClO3；吸收多余的Cl2，防止污染空氣；

(2)①足量KClO中依次加入KOH溶液、Fe(NO3)3溶液，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成K2FeO4、KCl和水等，反應(yīng)的離子方程式為3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O，故答案為：3ClO-+2Fe3++10OH-═2FeO42-+3Cl-+5H2O；

②K2FeO4易溶于水、微溶于濃KOH溶液，所以向裝置C中加入飽和KOH溶液，析出紫黑色晶體，過濾，故答案為：KOH；

(3)根據(jù)反應(yīng)FeO42-+CrO2-+2H2O═CrO42-+Fe(OH)3↓+OH-、2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H2O和 Cr2O72-+6Fe2++14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O，可得關(guān)系式2FeO42-～Cr2O72-～6Fe2+，根據(jù)題意可知，(NH4)2Fe(SO4)2的物質(zhì)的量為0.024L×0.1000mol/L=0.0024mol，所以高鐵酸鉀的質(zhì)量為0.0024mol×××198g/mol=1.584g，所以K2FeO4樣品的純度為×100%=79.2%，故答案為：79.2%。