Question

4．實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置制備KClO溶液，并通過KClO溶液與Fe（NO₃）₃溶液的反應(yīng)制備高效水處理劑K₂FeO₄．已知K₂FeO₄具有下列性質(zhì)：①可溶于水、微溶于濃KOH溶液；②在0℃～5℃、強(qiáng)堿性溶液中比較穩(wěn)定；③在Fe³⁺和Fe（OH）₃催化作用下發(fā)生分解；④在酸性至弱堿性條件下，能與水反應(yīng)生成Fe（OH）₃和O₂．

（1）裝置A中KMnO₄與濃鹽酸反應(yīng)生成MnCl₂和Cl₂，其離子方程式為2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O．將制備的Cl₂通過裝置B可除去HCl（填化學(xué)式）．
（2）Cl₂和KOH在較高溫度下反應(yīng)生成KClO₃．在不改變KOH溶液的濃度和體積的條件下，控制反應(yīng)在0℃～5℃進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)中可采取的措施是緩慢滴加鹽酸、裝置C用冰水浴中．
（3）制備K₂FeO₄時(shí)，KClO飽和溶液與Fe（NO₃）₃飽和溶液的混合方式為在攪拌下，將Fe（NO₃）₃飽和溶液緩慢滴加到KClO 飽和溶液中．
（4）提純K₂FeO₄粗產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)方案為：將一定量的K₂FeO₄粗產(chǎn)品溶于冷的3mol•L^-1KOH溶液中，（實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有：飽和KOH溶液，乙醇；除常用儀器外須使用的儀器有：砂芯漏斗，真空干燥箱）．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，在A中用高錳酸鉀與濃鹽酸制得氯氣，氯氣中有揮發(fā)的氯化氫在B裝置中用飽和食鹽水除去，氯得的氯氣通入氫氧化鉀溶液中攪拌，生成次氯酸鉀，實(shí)驗(yàn)中氯氣尾氣在D裝置中用氫氧化鉀溶液吸收，
（1）KMnO₄具有強(qiáng)氧化性，將鹽酸中氯離子氧化為Cl₂，反應(yīng)還有水生成，KMnO₄、HCl、MnCl₂改寫成離子形式，Cl₂、H₂O為分子式形式，配平書寫離子方程式；
鹽酸易揮發(fā)，制備的氯氣中含有HCl，應(yīng)飽和食鹽水吸收HCl除去；
（2）Cl₂和KOH在較高溫度下反應(yīng)生成KClO₃，制取KClO溫度反應(yīng)在0℃～5℃，裝置C應(yīng)放在冰水浴中，充分利用原料，應(yīng)降低通入氯氣的速率；
（3）K₂FeO₄在Fe³⁺和Fe（OH）₃催化作用下發(fā)生分解，應(yīng)把Fe（NO₃）₃飽和溶液滴加到KClO溶液中；
（4）用砂芯漏斗過濾，除去氫氧化鐵，由于K₂FeO₄可溶于水、微溶于濃KOH溶液，將濾液置于冰水浴中，向?yàn)V液中加入飽和的KOH溶液，析出K₂FeO₄晶體，再進(jìn)行過濾，用乙醇洗滌，減少因溶解導(dǎo)致晶體損失，最后在真空干燥箱中干燥．

解答 解：（1）KMnO₄具有強(qiáng)氧化性，將鹽酸中氯離子氧化為Cl₂，反應(yīng)還有水生成，KMnO₄、HCl、MnCl₂改寫成離子形式，Cl₂、H₂O為分子式形式，離子方程式為：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
由于鹽酸易揮發(fā)，制備的氯氣中含有HCl，而氯化氫在飽和食鹽水中溶解度較小，應(yīng)飽和食鹽水吸收氯氣中的HCl，
故答案為：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；HCl；
（2）Cl₂和KOH在較高溫度下反應(yīng)生成KClO₃，制取KClO溫度反應(yīng)在0℃～5℃，裝置C應(yīng)放在冰水浴中，充分利用原料，緩慢滴加鹽酸，減慢生成氯氣的速率，
故答案為：緩慢滴加鹽酸、裝置C用冰水浴中；
（3）K₂FeO₄在Fe³⁺和Fe（OH）₃催化作用下發(fā)生分解，應(yīng)把Fe（NO₃）₃飽和溶液滴加到KClO溶液中，具體操作為：在攪拌下，將Fe（NO₃）₃飽和溶液緩慢滴加到KClO 飽和溶液中，
故答案為：在攪拌下，將Fe（NO₃）₃飽和溶液緩慢滴加到KClO 飽和溶液中；
（4）提純K₂FeO₄粗產(chǎn)品[含有Fe（OH）₃、KCl等雜質(zhì)]的實(shí)驗(yàn)方案為：將一定量的K₂FeO₄粗產(chǎn)品溶于冷的3mol•L^-1KOH溶液中，用砂芯漏斗過濾，將濾液置于冰水浴中，向?yàn)V液中加入飽和的KOH溶液，再用砂芯漏斗過濾，晶體用乙醇洗滌2-3次后，在真空干燥箱中干燥，
故答案為：用砂芯漏斗過濾，將濾液置于冰水浴中，向?yàn)V液中加入飽和的KOH溶液，再用砂芯漏斗過濾，晶體用乙醇洗滌2-3次后，在真空干燥箱中干燥．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，（4）為難點(diǎn)，注意掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)原則，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>