Question

【題目】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)工藝流程如下：

請回答下列問題：

（1）寫出向KOH溶液中通入足量Cl2發(fā)生反應的離子方程式___________。

（2）在溶液Ⅰ中加入KOH固體的目的是________(填編號)。

A．為下一步反應提供堿性的環(huán)境

B．使KClO3轉(zhuǎn)化為KClO

C．與溶液Ⅰ中過量的Cl2繼續(xù)反應，生成更多的KClO

D．KOH固體溶解時會放出較多的熱量，有利于提高反應速率

（3）從溶液Ⅱ中分離出K2FeO4后，還會有副產(chǎn)品KNO3，KCl,則反應③中發(fā)生的離子反應方程式為________。每制得59.4克K2FeO4,理論上消耗氧化劑的物質(zhì)的量為________mol。

（4）高鐵酸鉀(K2FeO4)作為水處理劑的一個優(yōu)點是能與水反應生成膠體吸附雜質(zhì)，配平該反應的離子方程式： FeO42-+ H2O= Fe(OH)3(膠體)+ O2↑+ OH-。___________

（5）從環(huán)境保護的角度看，制備K2FeO4較好的方法為電解法，其裝置如圖所示。電解過程中陽極的電極反應式為_____________。

Answer 1

【答案】 2OH-+Cl2=ClO-+Cl-+H2O AC 2Fe3++3C1O-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 0.45 4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3(膠體)+3O2↑+8OH- Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O

【解析】足量Cl2通入和KOH溶液中，溫度低時發(fā)生反應Cl2+2OH－=Cl－+ClO－+H2O，Cl2+H2O=H＋+Cl－+HClO，向溶液I中加入KOH，使氯氣完全反應，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2Fe3＋+3ClO－+10OH－=2FeO42－+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）KOH溶液和足量Cl2發(fā)生反應生成KCl、KClO和H2O，離子方程式為Cl2+2OH－=Cl－+ClO－+H2O，Cl2+H2O=H＋+Cl－+HClO；（2）KOH和氯氣反應生成KClO，除去未反應的氯氣，且只有堿性條件下，鐵離子才能和次氯酸根離子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，所以加入KOH的目的是除去氯氣且使溶液為堿性，故選AC；（3）反應③中鐵離子和次氯酸根粒子發(fā)生氧化還原反應生成高鐵酸根離子，離子方程式為2Fe3＋+3ClO－+10OH－=2FeO42－+3Cl－+5H2O；n（K2FeO4）=59.4g/198g·mol－1=0.3mol，根據(jù)2Fe3＋+3ClO－+10OH－=2FeO42－+3Cl－+5H2O知，氧化劑的物質(zhì)的量=0.3mol×3/2=0.45mol。（4）該反應中Fe元素化合價由+6價變?yōu)?/span>+3價、O元素化合價由-2價變?yōu)?/span>0價，其轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等、電荷守恒配平方程式為4FeO42－+10H2O=4Fe（OH）3（膠體）+3O2↑+8OH－，故系數(shù)為：4；10；4；3；8。（5）在堿性條件下，鐵失去電子被氧化，陽極的電極反應式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O。