高鐵酸鉀(K
2FeO
4)具有極高的氧化性,對環(huán)境無不良影響,被人們稱為“綠色化學(xué)”試劑.某;瘜W(xué)興趣小組對高鐵酸鉀進(jìn)行了如下探究.
I、高鐵酸鉀制備:
①在一定溫度下,將氯氣通入KOH溶液中制得次氯酸鉀溶液;②在劇烈攪拌條件下,將Fe(NO
3)
3 分批加入次氯酸鉀溶液中,控制反應(yīng)溫度,以免次氯酸鉀分解;③加 KOH至飽和,使K
2FeO
4 充分析出,再經(jīng)純化得產(chǎn)品.
(1)溫度過高會導(dǎo)致次氯酸鉀分解生成兩種化合物,產(chǎn)物之一是氯酸鉀(KClO
3),此反應(yīng)化學(xué)方程式是
3KClO=KClO3+2KCl
3KClO=KClO3+2KCl
.
(2)制備過程的主反應(yīng)為(a、b、c、d、e、f為化學(xué)計量系數(shù)):aFe (OH)
3+b ClO
-+cOH
-=d FeO
42-+e Cl
-+f H
2O,則a:f=
2:5
2:5
.
II、探究高鐵酸鉀的某種性質(zhì):
實(shí)驗(yàn)1:將適量K
2FeO
4分別溶解于pH 為 4.74、7.00、11.50 的水溶液中,配得FeO
42-濃度為 1.0mmol?L
-1(1mmol?L
-1=10
-3mol?L
-1)的試樣,靜置,考察不同初始 pH 的水溶液對K
2FeO
4某種性質(zhì)的影響,結(jié)果見圖1(注:800min后,三種溶液中高鐵酸鉀的濃度不再改變).
實(shí)驗(yàn)2:將適量 K
2FeO
4 溶解于pH=4.74 的水溶液中,配制成FeO
42-濃度為 1.0mmol?L
-1 的試樣,將試樣分別置于 20℃、30℃、40℃和 60℃的恒溫水浴中,考察不同溫度對K
2FeO
4某種性質(zhì)的影響,結(jié)果見圖2.
(3)實(shí)驗(yàn)1的目的是
探究高鐵酸鉀在不同pH溶液中的穩(wěn)定性(或與水反應(yīng)的速率)
探究高鐵酸鉀在不同pH溶液中的穩(wěn)定性(或與水反應(yīng)的速率)
;
(4)實(shí)驗(yàn)2可得出的結(jié)論是
溫度越高,高鐵酸鉀越不穩(wěn)定(或溫度越高,高鐵酸鉀與水反應(yīng)的速率越快)
溫度越高,高鐵酸鉀越不穩(wěn)定(或溫度越高,高鐵酸鉀與水反應(yīng)的速率越快)
;
(5)高鐵酸鉀在水中的反應(yīng)為4FeO
42-+10H
2O?4Fe(OH)
3+8OH
-+3O
2↑.
由圖1可知,800min時,pH=11.50的溶液中高鐵酸鉀最終濃度比pH=4.74的溶液中高,主要原因是
PH=11.50的溶液中OH-離子濃度大,使上述平衡向左移動
PH=11.50的溶液中OH-離子濃度大,使上述平衡向左移動
;
Ⅲ、用高鐵酸鉀作高能電池的電極材料:
Al-K
2FeO
4電池是一種高能電池(以氫氧化鉀為電解質(zhì)溶液),該電池放電時負(fù)極反應(yīng)式是:
Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O
Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O
.