Question

1．高鐵酸鉀是一種暗紫色、有金屬光澤的粉末狀晶體，其化學(xué)式為K₂FeO₄作為一種新型高效綠色水處理劑．其殺菌機(jī)理是通過強(qiáng)烈的氧化作用，破壞細(xì)菌的某些結(jié)構(gòu)（如細(xì)胞壁、細(xì)胞膜）起到殺死菌體的作用，工業(yè)上常采用NaClO氧化Fe（NO₃）₃來生產(chǎn)．其工業(yè)生產(chǎn)流程如下：

（1）反應(yīng)①中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的最之比為：1：1．
（2）已知流程圖中“氧化”步驟，HC1調(diào)pH后溶液依然顯堿性，寫出流程圖中“氧化”的化 學(xué)反應(yīng)方程式3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O．流程圖中“轉(zhuǎn)化”是在某低溫下進(jìn)行的，則該溫度下K₂FeO₄的溶解度＜Na₂FeO₄溶解度（填“＞”或“＜”或“=”）．
（3）流程圖中“過濾”后需要增加洗滌操作，檢驗Na₂FeO₄是否洗凈的方法是取最后一次洗滌濾液少許于試管，滴加硝酸銀和稀硝酸溶液，若沒有白色沉淀生成，說明已經(jīng)洗干凈，否則沒有洗凈．
（4）在“提純”粗K₂FeO₄的過程中采用  方法，用異丙醇代替水洗滌產(chǎn)品的好處是降低K₂FeO₄的溶解度，減小應(yīng)溶解導(dǎo)致的損失．
（5）反應(yīng)的溫度、原料的濃度和配比對高鐵酸鉀的產(chǎn)率都有影響．
圖1為不同的溫度下，F(xiàn)e（NO₃）₃的質(zhì)量濃度對K₂FeO₄生成率的影響；
圖2為一定溫度下，F(xiàn)e（NO₃）₃質(zhì)量濃度最佳時，NaCIO濃度對K₂FeO₄生成率的影響．

工業(yè)牛產(chǎn)中最佳溫度為26℃，此時Fe（NO₃）₃與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)攝濃度之比為6：5．

Answer 1

分析 根據(jù)流程，得到高鐵酸鉀，工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產(chǎn)，原理為：向氫氧化鈉中通入氯氣，可以得到次氯酸鈉溶液，調(diào)節(jié)pH，向其中加入硝酸鐵，次氯酸鈉可以將之氧化，3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，過濾，即可得到高鐵酸鈉，向其中加入氫氧化鉀，可以得到高鐵酸鉀，即Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH；
（1）反應(yīng)①為氯氣與NaOH溶液反應(yīng)，根據(jù)化合價的變化判斷氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比；
（2）次氯酸鈉與硝酸鐵、氫氧化鈉反應(yīng)生成高鐵酸鈉和硝酸鈉、氯化鈉、水；從難溶電解質(zhì)的沉淀轉(zhuǎn)化的角度分析；
（3）溶液中含有氯離子，所以高鐵酸鉀表面會附著氯離子，則檢驗洗液中是否含有氯離子即可；
（4）減小因溶解導(dǎo)致的損失；
（5）尋找最佳溫度要具備的條件：該溫度下反應(yīng)速率快，生成高鐵酸鉀的產(chǎn)率較大兩方面．

解答 解：根據(jù)流程可知，得到高鐵酸鉀，工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產(chǎn)，原理為：向氫氧化鈉中通入氯氣，可以得到次氯酸鈉溶液，調(diào)節(jié)pH，向其中加入硝酸鐵，次氯酸鈉可以將之氧化，3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O，過濾，即可得到高鐵酸鈉，向其中加入氫氧化鉀，可以得到高鐵酸鉀，即Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH；
（1）反應(yīng)①為氯氣與NaOH溶液反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，其中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比1：1；
故答案為：1：1；
（2）次氯酸鈉與硝酸鐵、氫氧化鈉反應(yīng)生成高鐵酸鈉和硝酸鈉、氯化鈉、水，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O；根據(jù)反應(yīng)Na₂FeO₄+2KOH=K₂FeO₄+2NaOH可知，反應(yīng)生成溶解度更小的物質(zhì)，說明該溫度下K₂FeO₄的溶解度＜Na₂FeO₄溶解度；
故答案為：3NaClO+2Fe（NO₃）₃+10NaOH=2Na₂FeO₄↓+3NaCl+6NaNO₃+5H₂O；＜；
（3）溶液中含有氯離子，所以高鐵酸鉀表面會附著氯離子，則檢驗洗液中是否含有氯離子即可，其操作為取最后一次洗滌濾液少許于試管，滴加硝酸銀和稀硝酸溶液，若沒有白色沉淀生成，說明已經(jīng)洗干凈，否則沒有洗凈；
故答案為：取最后一次洗滌濾液少許于試管，滴加硝酸銀和稀硝酸溶液，若沒有白色沉淀生成，說明已經(jīng)洗干凈，否則沒有洗凈；
（4）異丙醇代替水洗滌產(chǎn)品可以降低K₂FeO₄的溶解度，減小應(yīng)溶解導(dǎo)致的損失；
故答案為：降低K₂FeO₄的溶解度，減小應(yīng)溶解導(dǎo)致的損失；
（5）尋找最佳溫度要具備的條件：該溫度下反應(yīng)速率快，生成高鐵酸鉀的產(chǎn)率較大兩方面，所以工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度為26℃，因為在該溫度下生成高鐵酸鉀的產(chǎn)率最大，此時Fe（NO₃）₃與NaClO兩種溶液最佳質(zhì)量濃度之比為$\frac{330}{275}$=1.2，即6：5，
故答案為：26；6：5．

點評 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)生具有扎實的基礎(chǔ)知識與靈活運(yùn)用知識解決問題的能力．