Question

8．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集強氧化性、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K₂FeO₄具有下列性質(zhì)：
①可溶于水、微溶于濃KOH溶液
②在0℃～5℃、強堿性溶液中比較穩(wěn)定 
③在Fe³⁺和Fe（OH）₃催化作用下發(fā)生分解 
④在酸性至弱堿性條件下，能與水反應(yīng)生成Fe（OH）₃和O₂
請完成下列填空：
（1）已知Cl₂與KOH在較高溫度下反應(yīng)生成的是KClO₃．在不改變KOH溶液的濃度和體積的條件下，生產(chǎn)KClO應(yīng)在溫度較低的情況下進行（填“較高”或“較低”）；
（2）生產(chǎn)K₂FeO₄的反應(yīng)原理是：Fe（NO₃）₃+KaClO+KOH→K₂FeO₄+KNO₃+KCl+H₂O（未配平） 則該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3：2； 
（3）K₂FeO₄在弱堿性條件下能與水反應(yīng)生成Fe（OH）₃和O₂，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4K₂FeO₄+10H₂O=8KOH+4Fe（OH）₃↓+3O₂↑．
（4）在“反應(yīng)液I”中加KOH固體的目的是AB．
A．為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物 
B．與“反應(yīng)液I”中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO 
C．KOH固體溶解時會放出較多的熱量，有利于提高反應(yīng)速率
D．使副產(chǎn)物KClO₃轉(zhuǎn)化為KCl
（5）制備K₂FeO₄時，須將90%的Fe（NO₃）₃溶液緩慢滴加到堿性的KClO濃溶液中，并且不斷攪拌．采用這種混合方式的原因是減少K₂FeO₄在過量Fe³⁺作用下的分解（或K₂FeO₄在低溫、強堿性溶液中比較穩(wěn)定等）（答出1條即可）．
（6）從“反應(yīng)液Ⅱ”中分離出K₂FeO₄晶體后，可以得到的副產(chǎn)品有KNO₃、KCl（寫化學(xué)式）．
（7）工業(yè)上常用“間接碘量法”測定高鐵酸鉀樣品中高鐵酸鉀的含量，其方法是：用堿性的碘化鉀溶液（pH為11～12）溶解3.96g高鐵酸鉀樣品，調(diào)節(jié)pH為1，避光放置40分鐘至反應(yīng)完全（高鐵酸根離子全部被還原成鐵離子），再調(diào)節(jié)pH為3～4（弱酸性），用1.0mol/L的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液作為滴定劑進行滴定（2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI），當(dāng)達到滴定終點時，用去硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液15.00mL．則原高鐵酸鉀樣品中高鐵酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%．

Answer 1

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）溫度較高KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃；
（2）根據(jù)化合價升降法配平化學(xué)方程式，鐵元素從+3價升到+6價，氯元素從+1價降到-1價，根據(jù)化合價升降法及元素守恒可知反應(yīng)方程式為：2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH→2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O，F(xiàn)e元素化合價升高，化合價由+3價升高到+6價，被氧化，氯元素從+1價降到-1價，結(jié)合方程式判斷；
（3）根據(jù)元素守恒和電子得失守恒可寫出K₂FeO₄在弱堿性條件下與水反應(yīng)生成Fe（OH）₃和O₂的化學(xué)方程式；
（4）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；
（5）K₂FeO₄在低溫、強堿性溶液中比較穩(wěn)定；
（6）從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會有副產(chǎn)品KNO₃、KCl；
（7）用堿性的碘化鉀溶液溶解高鐵酸鉀樣品，調(diào)節(jié)pH為1，高鐵酸根與碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，高鐵酸根離子全部被還原成鐵離子，碘離子被氧化成碘，根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系2FeO₄^2-～3I₂，再根據(jù)反應(yīng)2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，利用硫代硫酸鈉的物質(zhì)的量可計算得高鐵酸鉀的質(zhì)量，進而確定質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）溫度較高KOH與Cl₂ 反應(yīng)生成的是KClO₃，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：較低；
（2）根據(jù)化合價升降法配平化學(xué)方程式，鐵元素從+3價升到+6價，氯元素從+1價降到-1價，根據(jù)化合價升降法及元素守恒可知反應(yīng)方程式為：2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH→2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O，F(xiàn)e元素化合價升高，化合價由+3價升高到+6價，被氧化，氯元素從+1價降到-1價，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3：2，故答案為：3：2；
（3）K₂FeO₄在弱堿性條件下與水反應(yīng)生成Fe（OH）₃和O₂的化學(xué)方程式為4K₂FeO₄+10H₂O=8KOH+4Fe（OH）₃↓+3O₂↑，
故答案為：4K₂FeO₄+10H₂O=8KOH+4Fe（OH）₃↓+3O₂↑；
（4）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．由工藝流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃與KClO制備K₂FeO₄，故A正確；
B．與過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO，故B正確；
C．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、浪費原料，故C錯誤；
D．由信息可知，該條件下KClO₃ 不能轉(zhuǎn)化為KClO，故D錯誤．
故答案為：AB；
（5）K₂FeO₄在低溫、強堿性溶液中比較穩(wěn)定，減少K₂FeO₄在過量Fe³⁺作用下的分解，故答案為：減少K₂FeO₄在過量Fe³⁺作用下的分解（或K₂FeO₄在低溫、強堿性溶液中比較穩(wěn)定等）；
（6）從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會有副產(chǎn)品KNO₃、KCl，故答案為：KNO₃、KCl；
（7）用堿性的碘化鉀溶液溶解高鐵酸鉀樣品，調(diào)節(jié)pH為1，高鐵酸根與碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，高鐵酸根離子全部被還原成鐵離子，碘離子被氧化成碘，根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系2FeO₄^2-～3I₂，再根據(jù)反應(yīng)2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，得關(guān)系式2FeO₄^2-～3I₂～6Na₂S₂O₃，所以高鐵酸鉀的質(zhì)量為$\frac{1}{3}$×1.0mol/L×0.015L×198g/mol=0.99g，則原高鐵酸鉀樣品中高鐵酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.99g}{3.96g}$×100%=25%，
故答案為：25%．

點評 本題考查了物質(zhì)制備與物質(zhì)分離提純的分析判斷，實驗過程的理解應(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．