Question

12．高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型多功能水處理劑．其生產(chǎn)工藝如下：
已知：①2KOH+Cl₂=KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）
     ②6KOH+3Cl₂=5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高）
     ③2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O
 回答下列問題：
（1）該工藝中，不宜采用的溫度條件是較高溫度（填“較高溫度”或“較低溫度”）．
（2）氯堿工業(yè)中獲取Cl₂的化學(xué)方程式是2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（3）K₂FeO₄可作為新型多功能水處理劑的原因是+6價(jià)的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒；還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià)，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉
（4）在“反應(yīng)液Ⅰ”中加KOH固體的目的，除消耗過量Cl₂外，還有與“反應(yīng)液I”中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO；為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物的作用．
（5）從“反應(yīng)Ⅱ”中分離出K₂FeO₄后，副產(chǎn)品中可以做化肥的有KNO₃、KCl．
（6）K₂FeO₄-Zn可以組成堿性電池，K₂FeO₄在該電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-，若該電池在工作時(shí)，19.5g鋅參加反應(yīng)，消耗39.6gK₂FeO₄．

Answer 1

分析 足量Cl₂通入和KOH溶液中，溫度低時(shí)發(fā)生反應(yīng)Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應(yīng)，且將溶液轉(zhuǎn)化為堿性溶液，只有堿性條件下次氯酸根離子才能和鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸根離子，除去KCl得到堿性的KClO濃溶液，向堿性的KClO濃溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，發(fā)生反應(yīng)2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，純化得到濕產(chǎn)品，將濕產(chǎn)品洗滌、干燥得到晶體K₂FeO₄，
（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，+6價(jià)的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒；還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià)，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉；
（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）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．
（6）K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，負(fù)極為鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依據(jù)產(chǎn)物和電子守恒寫出正極反應(yīng)：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O→Fe（OH）₃+5OHˉ，依據(jù)電極反應(yīng)電子守恒計(jì)算消耗K₂FeO₄的質(zhì)量；

解答 解：（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．故選擇較低溫度，不易選取
較高溫度；
故答案為：較高溫度；
（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 $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）K₂FeO₄中鐵元素化合價(jià)為+6價(jià)，價(jià)態(tài)高，易得電子，表現(xiàn)強(qiáng)氧化性，+6價(jià)的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒；還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià)，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉，
故答案為：+6價(jià)的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒；還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià)，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉；
（4）由工藝流程可知，反應(yīng)液I中有過量的Cl₂反應(yīng)，加KOH固體的目的是與過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO．為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物，
故答案為：與“反應(yīng)液I”中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO；為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物；
（5）由工藝流程及③可知，從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，會(huì)有副產(chǎn)品KNO₃、KCl，
故答案為：KNO₃、KCl；
（6）用FeCl₃與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)制取K₂FeO₄，反應(yīng)的離子方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極電極反應(yīng)式為：①FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；負(fù)極電極反應(yīng)為：②Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂，若該電池在工作時(shí)，19.5g鋅參加反應(yīng)，物質(zhì)的量n（Zn）=$\frac{19.5g}{65g/mol}$=0.3mol，電子守恒得到3Zn～2K₂FeO₄，消耗K₂FeO₄的物質(zhì)的量為0.2mol，質(zhì)量為0.2mol×198g/mol=39.6g，
故答案為：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；39.6g；

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生分析、計(jì)算能力和思維的縝密性，涉及氧化還原反應(yīng)方程式的配平、離子方程式的書寫，會(huì)從整體上分析物質(zhì)分離流程，知道每一步發(fā)生的反應(yīng)及基本操作，題目難度中等．