Question

7．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)工藝如圖1

已知：①2KOH+Cl₂═KCl+KClO+H₂O（條件：溫度較低）
②6KOH+3Cl₂═5KCl+KClO₃+3H₂O（條件：溫度較高）
③Fe（NO₃）₃+KClO+KOH→K₂FeO₄+KNO₃+KCl+H₂O
回答下列問題：
（1）該生產(chǎn)工藝應(yīng)在溫度較低（填“溫度較高”或“溫度較低”）的情況下進(jìn)行．
（2）配平得到“反應(yīng)液Ⅱ”的化學(xué)反應(yīng)方程式：
Fe（NO₃）₃+KClO+KOH--K₂FeO₄+KNO₃+KCl+H₂O
（3）在“反應(yīng)液Ⅰ”中加KOH固體的主要目的是AC．
A．與“反應(yīng)液Ⅰ”中過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO
B．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
C．為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物
D．使副產(chǎn)物KClO₃轉(zhuǎn)化為KClO
（4）若從“反應(yīng)液Ⅱ”中分離出m g K₂FeO₄，則理論上至少消耗氯氣V L（換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）．V=$\frac{5.6m}{33}$L（用含字母m的算式表示）．
（5）將適量K₂FeO₄晶體分別溶解于pH為4.74、7.00、11.50的水溶液中，配制FeO₄^2-濃度均為1.0×10^-3 mol•L^-1的試樣，分別靜置800 min至FeO₄^2-濃度不再改變，結(jié)果見圖2．已知高鐵酸鉀在水中的反應(yīng)為：FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．發(fā)現(xiàn)初始pH=11.50的溶液中，800 min時(shí)高鐵酸鉀的最終濃度比pH=4.74的溶液中高，主要原因是在pH=11.50的溶液中，OH^-濃度大，使FeO₄^-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑平衡向左移動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題中提示可知，低溫和高溫產(chǎn)物不同主要區(qū)別是生成KClO還是KClO₃，而制備原理為：Fe（NO₃）₃+KClO+KOH→K₂FeO₄+KNO₃+KCl+H₂O；
（2）反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)由+3價(jià)升高為+6價(jià)，共升高3價(jià)，Cl元素化合價(jià)由+1價(jià)降低為-1，價(jià)，共降低2價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，則Fe（NO₃）₃的系數(shù)為2、NaClO的系數(shù)為3，再根據(jù)原子守恒配平；（3）氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)后會(huì)溶解未反應(yīng)的氯氣，再加入氫氧化鈉固體，繼續(xù)反應(yīng)生成NaClO，且氫氧化鈉在制備高鐵酸鉀中參加反應(yīng)；
（4）由方程式可得關(guān)系式：3Cl₂～3KClO～2K₂FeO₄，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算；
（5）OH^-濃度大，使FeO₄^-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑平衡向左移動(dòng)．

解答 解：（1）根據(jù)題中提示可知，氯氣與氫氧化鈉的反應(yīng)中，低溫和高溫產(chǎn)物不同主要區(qū)別是生成KClO還是KClO₃，而制備原理為：Fe（NO₃）₃+KClO+KOH→K₂FeO₄+KNO₃+KCl+H₂O，故應(yīng)在溫度較低的情況進(jìn)行，
故答案為：溫度較低；
（2）反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)由+3價(jià)升高為+6價(jià)，共升高3價(jià)，Cl元素化合價(jià)由+1價(jià)降低為-1，價(jià)，共降低2價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，則Fe（NO₃）₃的系數(shù)為2、NaClO的系數(shù)為3，再根據(jù)原子守恒配平后方程式為：2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O，
故答案為：2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH=2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O；
（3）氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)后會(huì)溶解未反應(yīng)的氯氣，再加入氫氧化鈉固體，與過量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO，且氫氧化鈉在制備高鐵酸鉀中參加反應(yīng)，為下一步反應(yīng)提供反應(yīng)物，
故選：AC；
（4）3Cl₂～3KClO～2K₂FeO₄
    3×22.4 L     198g×2
   V（Cl₂）           mg
所以V（Cl₂）=$\frac{67.2L×mg}{198g×2}$=$\frac{5.6m}{33}$ L
故答案為：$\frac{5.6m}{33}$；
（5）在pH=11.50的溶液中，OH^-濃度大，使FeO₄^-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑平衡向左移動(dòng)，高鐵酸鉀的最終濃度比pH=4.74的溶液中高，
故答案為：在pH=11.50的溶液中，OH^-濃度大，使FeO₄^-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑平衡向左移動(dòng)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，側(cè)重考查閱讀題目獲取信息的能力、對(duì)工藝流程的理解與條件的選擇控制，難度中等，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力．