Question

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：

（1）反應①應該在溫度較低的情況下進行．因在溫度較高時KOH與Cl₂反應生成的是KClO₃．寫出在溫度較低時KOH與Cl₂反應的化學方程式

 

，當反應中轉(zhuǎn)移2mol電子時，消耗的氯氣在標準狀況下的體積約為

 

L．
（2）在反應液I中加入KOH固體的目的是

 

（填編號）．
A．與反應液I中過量的Cl₂繼續(xù)反應，生成更多的KClO
B．KOH固體溶解時會放出較多的熱量，有利于提高反應速率
C．為下一步反應提供堿性的環(huán)境
D．使KClO₃轉(zhuǎn)化為KClO
（3）從溶液II中分離出K₂FeO₄后，還會有副產(chǎn)品KNO₃、KCl，則反應③中發(fā)生的離子反應方程式為

 

．
（4）如何判斷K₂FeO₄晶體已經(jīng)洗滌干凈

 

．
（5）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）作為水處理劑的優(yōu)點是既具有強氧化性能殺菌消毒，同時其還原產(chǎn)物還能與水反應
生成膠體吸附雜質(zhì)，具有優(yōu)良的凈水效果．其離子反應是：FeO₄^2-+H₂O→Fe（OH）₃（膠體）+O₂↑
完成并配平方程式，將完整的離子方程式寫在后面橫線上：

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：氮族元素

分析：足量氯氣通入氫氧化鉀溶液中低溫反應生成次氯酸鉀、氯化鉀和水，加入固體氫氧化鉀除去氯化鉀得到減小次氯酸鉀濃溶液，加入硝酸鐵濃溶液純化洗滌干燥得到高鐵酸鉀；
（1）根據(jù)題目信息、氧化還原反應中化合價發(fā)生變化確定產(chǎn)物以及電子得失守恒和質(zhì)量守恒來配平；根據(jù)化合價升高，計算電子轉(zhuǎn)移，結(jié)合化學方程式定量關系計算；
（2）根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，第①步氯氣過量，第③步需要堿性條件，在溫度較高時KOH 與Cl₂ 反應生成的是KClO₃，氧化還原反應中化合價有升有降；
（3）根據(jù)題目信息、氧化還原反應中化合價發(fā)生變化確定產(chǎn)物以及電子得失守恒和質(zhì)量守恒來配平；
（4）檢驗最后一次的洗滌中無Cl^-即可；
（5）根據(jù)氧化還原反應電子得失守恒配平．

解答： 解：（1）據(jù)題目信息，在溫度較低時KOH與Cl₂反應生成次氯酸鉀、氯化鉀和水，根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來配平，可得2KOH+Cl₂

加熱  .

KClO+KCl+H₂O；氯元素化合價0價變化為-1價，+1價，電子轉(zhuǎn)移為e-，當反應中轉(zhuǎn)移2mol電子時，消耗氯氣2mol，消耗的氯氣在標準狀況下的體積約為=2mol×22.4L/mol=44.8L   
故答案為：2KOH+Cl₂=KClO+KCl+H₂O；44.8；
（2）A、根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖，第①步氯氣過量，加入KOH固體后會繼續(xù)反應生成KClO，故A正確；
B、因溫度較高時KOH 與Cl₂ 反應生成的是KClO₃，而不是KClO，故B錯誤；
C、第③步需要堿性條件，所以堿要過量，故C正確；
D、KClO₃轉(zhuǎn)化為 KClO，化合價只降不升，故D錯誤；
故選：AC；
（3）據(jù)題目信息和氧化還原反應中化合價發(fā)生變化確定找出反應物：Fe³⁺、ClO^-，生成物：FeO₄^2-、Cl^-，根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來配平，可得2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；  
（4）因只要檢驗最后一次的洗滌中無Cl^-，即可證明K₂FeO₄晶體已經(jīng)洗滌干凈，故答案為：用試管取少量最后一次的洗滌液，加入硝酸銀溶液，無白色沉淀則已被洗凈；
（5）根據(jù)電子得失守恒和質(zhì)量守恒來配平，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^-．

點評：本題結(jié)合高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的制備主要考查了氧化還原反應的知識、離子的檢驗等，培養(yǎng)了學生運用知識的能力，題目難度中等．