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(qǐng)回答下列問(wèn)題：

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

（2）在溶液Ⅰ中加入KOH固體的目的是________(填編號(hào))。

A．為下一步反應(yīng)提供堿性的環(huán)境

B．使KClO3轉(zhuǎn)化為KClO

C．與溶液Ⅰ中過(guò)量的Cl2繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO

D．KOH固體溶解時(shí)會(huì)放出較多的熱量，有利于提高反應(yīng)速率

（3）從溶液Ⅱ中分離出K2FeO4后，還會(huì)有副產(chǎn)品KNO3，KCl,則反應(yīng)③中發(fā)生的離子反應(yīng)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(gè)優(yōu)點(diǎn)是能與水反應(yīng)生成膠體吸附雜質(zhì)，配平該反應(yīng)的離子方程式： FeO42-+ H2O= Fe(OH)3(膠體)+ O2↑+ OH-。___________

（5）從環(huán)境保護(hù)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(guò)程中陽(yáng)極的電極反應(yīng)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(shí)發(fā)生反應(yīng)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(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－=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(yīng)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(yīng)生成KClO，除去未反應(yīng)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(yīng)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(yīng)③中鐵離子和次氯酸根粒子發(fā)生氧化還原反應(yīng)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(yīng)中Fe元素化合價(jià)由+6價(jià)變?yōu)?/span>+3價(jià)、O元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)，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(yáng)極的電極反應(yīng)式為Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O。