10.高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效、多功能水處理劑,不會造成二次污染.
己知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差,工業(yè)上用濕法制備高鐵酸鉀的基本流程如圖1所示:

(1)①上述氧化過程中,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3C1-+5H2O,在實際生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)溫度30℃以下,其原因是防止生成的Na2FeO4發(fā)生分解.
②沉淀過程中加入濃KOH溶液可析出高鐵酸鉀(K2FeO4 ),這說明該溫度下高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度。
③在提純K2FeO4中采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法,沉淀洗滌方法是將沉淀置于漏斗中,讓蒸餾水浸沒沉淀,使水自然流下,重復(fù)操作2-3次.
④某溫度下,將C12通入NaOH溶液中,反應(yīng)后得到NaCl,NaC1O,NaClO3的混合溶液,經(jīng)測定ClO-與C1O3-離子的物質(zhì)的量之比是1:2,則C12與氫氧化鈉反應(yīng)時,被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為11:3.
(2)工業(yè)上還可用通過電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4,其工作原理如圖2所示:陽極的電極反應(yīng)式為Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O,其中可循環(huán)使用的物質(zhì)是NaOH溶液.
(3)CO2可轉(zhuǎn)化為碳酸鹽,其中Na2CO3是一種用途廣泛的碳酸鹽.
己知:25℃時,幾種酸的電離平衡常數(shù)如表所示.
H2CO3H2SO3HNO2HClO
K1=4.4×10-7
K2=4.7×10-11
K1=1.2×10-2
K2=6.6×10-8
K=7.2×10-4K=2.9×10-8
25℃時,向一定濃度的Na2CO3溶液中分別滴入等物質(zhì)的量濃度的下列溶液至過量:
①NaHSO3②HNO3③HC1O,溶液中的n (HCO3-)與所加入溶液體積(V)的關(guān)系如圖3所示.其中符合曲線Ⅱ的溶液為①③.

分析 (1)①氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生強氧化劑次氯酸鈉,硝酸鐵水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體,次氯酸鈉將氫氧化鐵氧化成高鐵酸鈉,據(jù)此寫出氧化過程的離子方程式;已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差,在實際生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)溫度30℃以下,其原因是防止生成的高鐵酸鈉發(fā)生分解;
②加入濃KOH溶液可析出高鐵酸鉀(K2FeO4),說明該溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度。
③洗滌濾渣的方法是,將濾渣放在過濾裝置中,用玻璃棒將蒸餾水引流至過濾裝置中,讓蒸餾水浸沒沉淀,使水自然流下,重復(fù)操作2~3 次;
④Cl2生成ClO-、ClO3-化合價升高,是被氧化的過程,而Cl2生成NaCl是化合價降低被還原的過程,氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑之間得失電子數(shù)目相等,據(jù)ClO-與ClO3-的物質(zhì)的量濃度之比可計算出失去電子的總物質(zhì)的量,進而可計算得到電子的總物質(zhì)的量;再根據(jù)氯元素被還原生成KCl的化合價變化為1計算出被還原的氯元素的物質(zhì)的量,最后計算出被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比;
(2)依據(jù)陽極是鐵,故陽極上鐵放電生成FeO42-結(jié)合堿性環(huán)境來寫出電極方程式;根據(jù)OH-在陽極被消耗,而在陰極會生成來分析;
(3)由電離平衡常數(shù)可知,酸性:H2SO3>HNO2>H2CO3>HSO3->HClO>HCO3-,根據(jù)強酸制備弱酸,可知H2SO3、HNO2能與碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳,而HSO3-與HClO與碳酸鈉反應(yīng)只能得到碳酸氫鈉.

解答 解:(1)①氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生強氧化劑次氯酸鈉,硝酸鐵水解產(chǎn)生氫氧化鐵膠體,次氯酸鈉將氫氧化鐵氧化成高鐵酸鈉,離子方程式為:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;已知高鐵酸鹽熱穩(wěn)定性差,在實際生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)溫度30℃以下,其原因是防止生成的高鐵酸鈉發(fā)生分解,
故答案為:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;防止生成的高鐵酸鈉發(fā)生分解;
②加入濃KOH溶液可析出高鐵酸鉀(K2FeO4),說明該溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小,
故答案為:該溫度下,高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度。
③洗滌濾渣的方法是,將濾渣放在過濾裝置中,用玻璃棒將蒸餾水引流至過濾裝置中,讓蒸餾水浸沒沉淀,使水自然流下,重復(fù)操作2~3 次,
故答案為:用玻璃棒將蒸餾水引流至過濾裝置中,讓蒸餾水浸沒沉淀,使水自然流下,重復(fù)操作2~3 次;
④Cl2生成ClO-與ClO3-是被氧化的過程,化合價分別由0價升高為+1價和+5價,
經(jīng)測定ClO-和ClO3-物質(zhì)的量之比為1:2,
則可設(shè)ClO-為1mol,ClO3-為2mol,被氧化的氯元素的物質(zhì)的量為:1mol+2mol=3mol,
根據(jù)化合價變化可知,反應(yīng)中失去電子的總物質(zhì)的量為:1mol×(1-0)+2mol×(5-0)=11mol,
氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)目一定相等,則該反應(yīng)中失去電子的物質(zhì)的量也是11mol,
Cl2生成KCl是被還原的過程,化合價由0價降低為-1價,
則被還原的Cl的物質(zhì)的量為:$\frac{11mol}{1-0}$=11mol,
所以被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為11mol:3mol=11:3,
故答案為:11:3;
(2)陽極是鐵,故陽極上鐵放電生成FeO42-,由于是堿性環(huán)境,故電極方程式為:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O,在電解時,水電離的H+在陰極放電:2H++2e-=H2↑,c(OH-)增大,Na+通過陽離子交換膜進入陰極區(qū),使陰極區(qū)c(NaOH)增大,故NaOH可以循環(huán)使用,
故答案為:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O;NaOH溶液;
(3)由電離平衡常數(shù)可知,酸性:H2SO3>HNO2>H2CO3>HSO3->HClO>HCO3-,根據(jù)強酸制備弱酸,可知H2SO3、HNO2能與碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳,開始加入的酸較小,反應(yīng)生成碳酸氫鹽,溶液中碳酸氫根增大,全部轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉時,再滴加酸又轉(zhuǎn)化為二氧化碳,而HSO3-與HClO與碳酸鈉反應(yīng)只能得到碳酸氫鈉,符合曲線Ⅱ,故答案為:①③.

點評 本題以制備Na2FeO4的為載體,考查鹽類的水解、弱酸的電離平衡、氧化還原反應(yīng)方程的書寫、計算、電極反應(yīng)的書寫,綜合性強,有一定難度,Na2FeO4的凈水是?键c,應(yīng)注意歸納總結(jié).

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.下列反應(yīng)能用H++OH-═H2O 表示的是( 。
A.NaOH 溶液和CO2 的反應(yīng)B.Ba(OH)2 溶液和稀H2SO4 的反應(yīng)
C.NaHSO4溶液和KOH 反應(yīng)D.石灰乳和稀H2SO4 的反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

1.動手實踐:為了更好的掌握周期表的應(yīng)用,某同學(xué)在做氯、溴、碘性質(zhì)遞變規(guī)律實驗時,自己設(shè)計了一套實驗方案,并記錄了有關(guān)實驗現(xiàn)象
實驗步驟實驗現(xiàn)象
①將少量的氯水滴入到適量NaBr溶液中,再滴入少量的CCl4溶液并用力振蕩A.溶液分為上下兩層,上層為無色,下層為橙紅色
②將少量的溴水滴入到適量KI溶液中,再滴入少量的CCl4溶液并用力振蕩B.溶液分為上下兩層,上層為無色,下層為紫紅色
請你幫助該同學(xué)整理并完成實驗報告.
(1)實驗?zāi)康模貉芯客髯逶匦再|(zhì)遞變規(guī)律.
(2)實驗用品:試劑:氯水,溴水,NaBr溶液,KI溶液,CCl4溶液儀器:①試管,②膠頭滴管.
(3)此實驗的結(jié)論為氧化性的強弱順序為:Cl2>Br2>I2
(4)氯、溴、碘最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性強弱(用分子式表示):HClO4>HBrO4>HIO4
(5)氟、氯、溴、碘氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性大小順序(用分子式表示):HF>HCl>HBr>HI.
(6)該同學(xué)又做了另外一個實驗,向新制得的Na2S溶液中滴加新制的氯水.該實驗現(xiàn)象為生成淡黃色沉淀.此反應(yīng)的離子方程式Cl2+S2-=S↓+2Cl-.此實驗的結(jié)論為氧化性Cl2>S.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.某溫度,在1L恒容密閉容器中,加入10molCO、7molH2S,發(fā)生如下反應(yīng):CO(g)+H2S(g)?COS(g)+H2(g),達平衡時CO物質(zhì)的量為8mol,下列說法正確的是(  )
A.該溫度下,化學(xué)平衡常數(shù)K=0.1
B.H2S的平衡轉(zhuǎn)化率為20%
C.增大CO濃度,平衡正向移動,可以提高CO的轉(zhuǎn)化率
D.升高溫度,H2S濃度增加,表明該反應(yīng)正方向是吸熱反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

5.在一定溫度下,將氣體X和氣體Y各0.16mol充入10L恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)X(g)+Y(g)?2Z(g)△H<0,一段時間后達到平衡.反應(yīng)過程中測定的數(shù)據(jù)如下表:
t/min2479
n(Y)/mol0.120.110.100.10
下列說法正確的是( 。
A.反應(yīng)前2 min的平均速率v(Z)=2.0×10-3mol•L-1•min-1
B.其他條件不變,降低溫度,正反應(yīng)速率增大、逆反應(yīng)速率減小
C.該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.44
D.其他條件不變,再充入0.2 mol Z,平衡時X的體積分?jǐn)?shù)變小

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

15.將2molA與2molB混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+3B(g)?2C(g)+xD(g),2min后達到平衡時,A的轉(zhuǎn)化率為50%,測得v(D)=0.25mol/(L•min).下列推斷正確的是( 。
A.v(C)=0.5mol/(L•min)
B.x=3
C.B的轉(zhuǎn)化率為25%
D.若使用催化劑可以縮短達到平衡的時間,但A轉(zhuǎn)化率不變

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.t℃時,在體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):X(g)+3Y(g)?2Z(g),各組分在不同時刻的濃度如表:
( 。
物質(zhì)XYZ
初始濃度/mol•L-10.10.20
2 min末濃度/mol•L-10.08ab
平衡濃度/mol•L-10.050.050.1
A.平衡時,X 的轉(zhuǎn)化率為20%
B.t℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為40
C.增大平衡后的體系壓強,v增大,v減小,平衡向正反應(yīng)方向移動
D.前2 min 內(nèi),用Y 的變化量表示的平均反應(yīng)速率v(Y)=0.03 mol•L-1•min-1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

19.黃銅礦(CuFeS2)是制取銅及其化合物的主要原料之一,還可制備硫及鐵的化合物.冶煉銅的反應(yīng)為8CuFeS2+21O2 $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2
(1)若CuFeS2中Fe的化合價為+2,反應(yīng)中被還原的元素是Cu、O(填元素符號).
(2)用稀H2SO4浸泡上述反應(yīng)制取銅后剩余的固體殘渣,取少量所得溶液,檢驗溶液中存在Fe3+的方法是取少量溶液,滴加KSCN溶液,溶液變紅(注明試劑、現(xiàn)象).
(3)上述冶煉過程產(chǎn)生大量SO2.下列處理方案中合理的是bc(填代號)
a.高空排放  b.用于制備硫酸  c.用純堿溶液吸收制Na2SO3  d.用濃硫酸吸收
(4)驗證黃銅礦冶煉銅的反應(yīng)后氣體中含有SO2的方法是將氣體通入品紅溶液中,如果品紅溶液褪色,加熱后又變紅,則證明有SO2
(5)實驗室制備,收集干燥的SO2,所需儀器如下.

①其中裝置A產(chǎn)生SO2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O.
②請按氣流方向連接各儀器接口,順序為a→d→e→c→b→f,裝置D的作用是安全瓶,防止倒吸.裝置E中NaOH溶液的作用是吸收多余的SO2,防止污染空氣.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

20.(1)室溫下,0.1 mol/L NaClO溶液的pH大于0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH.
(選填“大于”、“小于”或“等于”).濃度均為0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中,SO32-、CO32-、HSO3-、HCO3- 濃度從大到小的順序為c(SO32-)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(HSO3-).
已知:H2SO3  K1=1.54×10-2  K2=1.02×10-7  HClO  K1=2.95×10-8
H2CO3  K1=4.3×10-7  K2=5.6×10-11
(2)用標(biāo)準(zhǔn)碘溶液滴定容有SO2的水溶液,以測定水中SO2的含量,應(yīng)選用淀粉溶液作指示劑,達到滴定終點的現(xiàn)象是當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)液,溶液由無色變?yōu)樗{色,且半分鐘內(nèi)不褪色.
(3)常溫下,將amol/lCH3COONa溶于水配成溶液,向其中滴加等體積bmol•L-1的鹽酸使溶液呈中性(不考慮醋酸和鹽酸的揮發(fā)),用含a和b的代數(shù)式表示醋酸的電離平衡常數(shù)Ka=$\frac{10{\;}^{-7}(a-b)}$.

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同步練習(xí)冊答案