Question

5．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)工藝如下：回答下列問(wèn)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，在溶液I中加入KOH固體的目的是與溶液Ⅰ中過(guò)量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO，為下一步反應(yīng)提供堿性環(huán)境．
（2）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2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O_．
（3）高鐵酸鉀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：
FeO₄^2-+H₂O=Fe（OH）₃（膠體）+O₂↑+OH^-
（4）目前，人們針對(duì)K₂FeO₄的穩(wěn)定性進(jìn)行了大量的探索，并取得了一定的進(jìn)展．下列物質(zhì)中有可能提高化合物K₂FeO₄水溶液穩(wěn)定性的是（填代號(hào)）b．
a．亞硫酸鈉    b．KOH    c．醋酸    d．Fe（NO₃）₃．

Answer 1

分析 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，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^-=2FeO₄^2-+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）由工藝流程可知，氯氣與氫氧化鉀反應(yīng)生成次氯酸鉀，根據(jù)信息可知選擇反應(yīng)的條件，溶液I中有過(guò)量的Cl₂反應(yīng)，生成更多的KClO；
（2）根據(jù)題目信息、氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)發(fā)生變化確定產(chǎn)物以及電子得失守恒和質(zhì)量守恒來(lái)配平；
（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子得失守恒配平；
（4）根據(jù)提給信息：在常溫和干燥的條件下，化合物K₂FeO₄可以穩(wěn)定的存在，但它在水溶液中不穩(wěn)定等分析如何提高K₂FeO₄水溶液穩(wěn)定性．

解答 解：（1）由工藝流程可知，氯氣與氫氧化鉀反應(yīng)生成次氯酸鉀，根據(jù)信息可知選擇反應(yīng)的條件，溶液I中有過(guò)量的Cl₂反應(yīng)，生成更多的KClO，為下一步反應(yīng)提供堿性環(huán)境，
故答案為：溫度較低；與溶液Ⅰ中過(guò)量的Cl₂繼續(xù)反應(yīng)，生成更多的KClO，為下一步反應(yīng)提供堿性環(huán)境；
（2）據(jù)題目信息和氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)發(fā)生變化確定找出反應(yīng)物：Fe³⁺、ClO^-，生成物：FeO₄^2-、Cl^-，根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來(lái)配平，可得2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O． 
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；  
（3）根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來(lái)配平，可得4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-．    
故答案為：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃（膠體）+3O₂↑+8OH^-；
（4）a．亞硫酸鈉具有還原性，會(huì)被高鐵酸鉀氧化，故a錯(cuò)誤；
b．高鐵酸鉀在堿性條件下生成，故b正確；
c．高鐵酸鉀在水溶液中不穩(wěn)定，與酸反應(yīng)，故c錯(cuò)誤；
d．在常溫和干燥的條件下，高鐵酸鉀可以穩(wěn)定的存在，但它在水溶液中不穩(wěn)定，故d錯(cuò)誤；
故答案為：b．

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的制備主要考查了氧化還原反應(yīng)的知識(shí)、離子的檢驗(yàn)等，培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力．