Question

高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑，其生產(chǎn)工藝如下：
已知：①2KOH+Cl₂=KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）
②6KOH+3C1₂=5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高）
③2Fe（NO₃）₃+2KC1O+10KOH=2K₂FeO₄+6KNO₃+2KCl+5H₂O
回答下列問題：（1）該工藝應(yīng)在

 

（填“溫度較高”或“溫度較低”）的情況下進(jìn)行，
（2）K₂FeO₄可作為新型多功能水處理劑的原因

 

，
（3）在“反應(yīng)液I”中加KOH固體的目的是①

 

，②為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物，
（4）從“反應(yīng)液II”中分離出K₂FeO₄后，副產(chǎn)品是

 

 （寫化學(xué)式），
（5）高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓高鐵電池的總反應(yīng)3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O

放電

充電

3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH
①寫出該電池充電時(shí)陽極的電極反應(yīng)式

 

，
②下列敘述正確的是

 

  （填字母）
A．Zn電極在放電時(shí)作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．該電池放電時(shí)，K⁺向負(fù)極移動(dòng)
C．放電時(shí)正極有1mol K₂FeO₄被還原，則轉(zhuǎn)移3mol電子
③用該電池電解200mL 1mol?L^-1 的AgNO₃溶液（用惰性電極），當(dāng)陰極質(zhì)量增加2.16g時(shí)，被電解溶液的pH為

 

（溶液體積變化忽略不計(jì)）．

Answer 1

分析：（1）由①2KOH+Cl₂═KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）、②6KOH+3Cl₂═5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高），可知溫度低反應(yīng)生成KClO；
（2）Fe為+6價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，且還原產(chǎn)物鐵離子，水解生成膠體，具有吸附性；
（3）“反應(yīng)液Ⅰ”中加KOH固體，可除去過量氯氣，且為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物；
（4）由2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH═2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O可知，反應(yīng)的副產(chǎn)物；
（5）①根據(jù)充電時(shí)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)及電池的總反應(yīng)寫出陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式；
②根據(jù)原電池工作原理、電池總反應(yīng)進(jìn)行判斷；
③電解硝酸銀溶液時(shí)陰極析出銀，根據(jù)銀的物質(zhì)的量計(jì)算出溶液中的氫離子濃度及溶液的pH．

解答：解：（1）由①2KOH+Cl₂═KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）、②6KOH+3Cl₂═5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高），可知溫度低反應(yīng)生成KClO，溫度高不生成KClO，
故答案為：溫度較低；
（2）Fe為+6價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，且還原產(chǎn)物鐵離子，水解生成膠體，具有吸附性，則K₂FeO₄可作為新型多功能水處理劑的原因?yàn)?6價(jià)的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒，且還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià)，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉，
故答案為：+6價(jià)的Fe元素易得電子表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，可殺菌消毒，且還原產(chǎn)物Fe元素為+3價(jià)，在水中形成Fe（OH）₃膠體，可吸附水中懸浮物并可使泥沙聚沉；
（3）氯氣與KOH溶液反應(yīng)時(shí)足量，且信息③中的反應(yīng)在堿性條件，則“反應(yīng)液Ⅰ”中加KOH固體，可與“反應(yīng)液I”中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO，且為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物，
故答案為：與“反應(yīng)液I”中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO； 
（4）由2Fe（NO₃）₃+2KClO+10KOH═2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O可知，分離出K₂FeO₄后，副產(chǎn)品是KNO₃、KCl，
故答案為：KNO₃、KCl；
（5）①充電時(shí)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，F(xiàn)e（OH）₃發(fā)生氧化反應(yīng)生成K₂FeO₄，電極方程式為：Fe（OH）₃+5OH^--3e^-=FeO₄^2-+4H₂O，
故答案為：Fe（OH）₃+5OH^--3e^-=FeO₄^2-+4H₂O；
②A．放電時(shí)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電池總反應(yīng)中放電時(shí)鋅化合價(jià)升高，所以Zn電極在放電時(shí)作負(fù)極，故A正確；
B．該電池放電時(shí)，電流在溶液中由負(fù)極流向正極，所以K⁺向正極移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．放電時(shí)正極鐵元素化合價(jià)由+6變成+3，化合價(jià)降低了3價(jià)，若有1mol K₂FeO₄被還原，則轉(zhuǎn)移3mol電子，故C正確；
故答案為：A C； 
③2.16g銀的物質(zhì)的量為：

2.16g

108g/mol

=0.02mol，則溶液中氫氧根離子有0.02mol放電，同時(shí)生成了0.02mol氫離子，被電解的溶液中氫離子濃度為：

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，該溶液的pH=1，
故答案為：1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查K₂FeO₄的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、原電池、電解質(zhì)工作原理，把握流程中的反應(yīng)及信息中的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注意混合物分離提純方法及原電池反應(yīng)，側(cè)重分析能力和知識(shí)靈活應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．