Question

4．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，高鐵酸鹽熱 穩(wěn)定性差．制備方法有濕法、干法兩種，其原理如下表所示：

干法	Fe2O3、KNO3、KOH 混合加熱共熔生成紫紅色 K2FeO4 和 KNO2 等產(chǎn)物
濕法	強堿性介質中，F(xiàn)e（NO3）3和 KClO 反應生成紫紅色 K2FeO4溶液

濕法的生產(chǎn)工藝如圖：

回答下列問題：
（1）K₂FeO₄ 中 Fe 的化合價+6；實驗室干法制備中選用的儀器是 B
A．蒸發(fā)皿 B．鐵坩堝 C．氧化鋁坩堝 D．陶瓷坩堝
（2）在溫度較高時 KOH 與 Cl₂ 反應生成的是 KClO₃，寫出在溫度較高時 KOH 與 Cl₂反應的化學方程式6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O
（3）在溶液 I 中加入 KOH 固體的目的是 BD      
A．使 KClO₃ 轉化為 KClO
B．為下一步反應提供堿性的環(huán)境
 C．KOH 固體溶解放熱，有利于提高反應速率
D．與溶液 I 中過量的 Cl₂ 繼續(xù)反應，生成更多的 KClO
（4）向次氯酸鉀強堿濃溶液中加入 90%的 Fe（NO₃）₃，發(fā)生反應的離子方程式為：
①Fe₃⁺+3OH⁺═Fe（OH）₃
②3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
（5）用異丙醇代替蒸餾水洗滌濕產(chǎn)品，除能洗去雜質外，其優(yōu)點有減少K₂FeO₄晶體洗滌時產(chǎn)品的損失且產(chǎn)品易干燥．
（6）如何判斷 K₂FeO₄ 晶體已經(jīng)洗滌干凈取少量最后一次的洗滌液于試管中，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈．
（7）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）作為水處理劑的優(yōu)點之一是能除去懸浮雜質，配平該反應的離子方程式：
4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-．

Answer 1

分析 干法Fe₂O₃、KNO₃、KOH混合加熱共熔生成紫紅色高鐵酸鉀和KNO₂等，反應為Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，
濕法制備高鐵酸鉀：KOH 與 Cl₂ 反應：2KOH+Cl₂=KClO+KCl+H₂O，溶液I含有KClO、KCl，向其中加入KOH固體，為下一步反應提供堿性的環(huán)境、與溶液 I 中過量的 Cl₂ 繼續(xù)反應，生成更多的KClO，除去KCl，得到堿性的KClO濃溶液，加入90%的硝酸鐵溶液，發(fā)生反應：3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，將溶液蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾，高鐵酸鉀易溶于水，難溶于異丙醇，用異丙醇代替水洗滌產(chǎn)品可以減少高鐵酸鉀的損耗，同時洗去高鐵酸鉀晶體表面的雜質，得到純產(chǎn)品高鐵酸鉀，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）K₂FeO₄ 中鉀元素+1價，氧元素-2價，化合物中化合價代數(shù)和為0，則鐵元素+6價；干法制備中由強堿KOH，故選用鐵坩堝；
故答案為：+6；B；
（2）在溫度較高時 KOH 與 Cl₂ 反應生成的是 KClO₃，化學方程式為：6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O；
故答案為：6KOH+3Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$KClO₃+5KCl+3H₂O；
（3）在溶液 I 中加入 KOH 固體的目的是為下一步反應提供堿性的環(huán)境、與溶液 I 中過量的 Cl₂ 繼續(xù)反應，生成更多的KClO；
故答案為：BD；
（4）向次氯酸鉀強堿濃溶液中加入 90%的 Fe（NO₃）₃，發(fā)生反應的離子方程式為：Fe₃⁺+3OH⁺═Fe（OH）₃、3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
故答案為：3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（5）異丙醇代替水洗滌產(chǎn)品可以減少高鐵酸鉀的損耗，同時洗去高鐵酸鉀晶體表面的雜質，且產(chǎn)品易干燥；
故答案為：減少K₂FeO₄ 晶體洗滌時產(chǎn)品的損失且產(chǎn)品易干燥；
（6）K₂FeO₄ 晶體表面附著氯離子，檢驗其洗滌液中是否含有氯離子即可，方法為：取少量最后一次的洗滌液于試管中，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈；
故答案為：取少量最后一次的洗滌液于試管中，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈；
（7）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）作為水處理劑的優(yōu)點之一是生成的氫氧化鐵膠體能除去懸浮雜質，離子方程式為：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）（膠體）+3O₂↑+8OH^-；
故答案為：4FeO₄^2-+10；4；3；8OH^-．

點評 本題考查物質制備，為高頻考點，涉及原氧化還原反應、鹽類水解等知識點，明確反應原理及物質性質是解本題關鍵，題目難度中等．