Question

【題目】高鐵酸鉀(K2FeO4)是優(yōu)秀的水處理劑，具有很強(qiáng)的氧化性，氧化能力優(yōu)于氯氣和臭氧，溶于水中能有效殺滅水中的微生物和藻類，還能氧化分解各種有機(jī)、無機(jī)污染物，如酚、有機(jī)氮、硫化物、氰化物等，而且在整個凈化過程中不會產(chǎn)生三氯甲烷、氯代酚等二次污染物。工業(yè)上常用次氯酸鈉氧化法和電解法先制得高鐵酸鈉后再與氫氧化鉀飽和溶液反應(yīng)制備高鐵酸鉀。

I.電解法采用氫氧化鈉作電解質(zhì)溶液，鐵絲網(wǎng)和石墨作電極材料，先制得高鐵酸鈉，請判斷鐵絲網(wǎng)作_______極， 陰極產(chǎn)生氣體是__________。

II.次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鉀簡要流程如下：

(1)寫出在堿性條件下過程①反應(yīng)的離子方程式：___________________________________。

(2)過程②將混合溶液攪拌半小時，靜置，抽濾獲得粗產(chǎn)品。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KOH+Na2FeO4＝K2FeO4+2NaOH，請根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)原理分析反應(yīng)發(fā)生的原因：______________________________________。

(3)K2FeO4溶于水后，會慢慢放出氣體，并殺菌消毒，凈化水中懸浮雜質(zhì)，寫出它和水反應(yīng)的離子方程式_______________________________________________________。在提純K2FeO4時采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，則洗滌劑最好選用___________（填序號）。

A．H2O B．稀KOH溶液、異丙醇

C．KCl溶液、異丙醇 D．Fe(NO3)3溶液、異丙醇

(4)K2FeO4溶于水后，會水解生成如下圖中的物種，縱坐標(biāo)表示其分布分?jǐn)?shù)，則下列說法不正確的是________________。

A．FeO42+H2OHFeO4+OH的平衡常數(shù)為107.4

B．從pH=1到pH=2.6，H2FeO4的分布分?jǐn)?shù)逐漸增大

C．向pH=6的該溶液中加KOH溶液，反應(yīng)的離子方程式為HFeO4+ OH = FeO42+H2O

D．根據(jù)圖中信息，鐵元素有4種存在形態(tài)，它們總是可以同時大量存在

(5)可用滴定分析法測定粗K2FeO4的純度，有關(guān)反應(yīng)離子方程式為：

①FeO42+CrO2 +2H2O=CrO42+Fe(OH)3↓+OH

②2CrO42+2H+=Cr2O72+H2O

③Cr2O72+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3+ +7H2O

現(xiàn)稱取1.980g粗高鐵酸鉀樣品溶于適量氫氧化鉀溶液中，加入稍過量的KCrO2，充分反應(yīng)后過濾，濾液定容于250 mL容量瓶中。每次取25.00 mL加入稀硫酸酸化，用0.1000 mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，三次滴定消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體積為21.90 mL。則上述樣品中高鐵酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________。（保留四位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】 I陽極 H2 2Fe3++3ClO+10OH=2FeO42+3Cl+5H2O 該溫度下K2FeO4溶解度小于Na2FeO4 4FeO42+10H2O=4Fe(OH)3+3O2+8OH B AD 73.00%

【解析】I.電解法采用氫氧化鈉作電解質(zhì)溶液，鐵絲網(wǎng)和石墨作電極材料，先制得高鐵酸鈉。鐵在反應(yīng)中被氧化為高鐵酸根，鐵絲網(wǎng)一定作陽極，陰極上，氫離子放電產(chǎn)生氣氫氣。

II.(1)在堿性條件下過程①反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++3ClO+10OH=2FeO42+3Cl+5H2O。

(2)過程②發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KOH+Na2FeO4＝K2FeO4+2NaOH。該反應(yīng)之所以能發(fā)生，是因?yàn)樵诜磻?yīng)控制的溫度下K2FeO4溶解度小于Na2FeO4。

(3)K2FeO4溶于水后，會慢慢放出氣體，并殺菌消毒，凈化水中懸浮雜質(zhì)，由此可知，該反應(yīng)生成氧氣和氫氧化鐵膠體，該反應(yīng)的離子方程式為4FeO42+10H2O=4Fe(OH)3+3O2+8OH。在提純K2FeO4時采用重結(jié)晶、洗滌、低溫烘干的方法，為減少晶體的溶解損失，防止引入新的雜質(zhì)，便于低溫烘干，洗滌劑最好選用稀KOH溶液和異丙醇，選B。

(4) A．由圖可知，pH=7.4時，即c(H+)=10-7.4mol/L、c(OH-)=10-6.6mol/L，c(FeO42)=c(HFeO4)，所以由FeO42+H2OHFeO4+OH的平衡常數(shù)的表達(dá)式可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為106.6 ，A不正確；B．由圖可知，從pH=1到pH=2.6，H2FeO4的分布分?jǐn)?shù)逐漸增大，B正確；C．由圖可知，pH越大，HFeO4的分布分?jǐn)?shù)越小、FeO42的分布分?jǐn)?shù)越大，所以，向pH=6的該溶液中加KOH溶液，反應(yīng)的離子方程式為HFeO4+ OH = FeO42+H2O，C正確；D．由圖可知，pH很小時，高鐵酸和高鐵酸氫根離子含量很少（它們都會結(jié)合氫離子），pH很大時，高鐵酸和高鐵酸氫根離子含量很少（它們都會電離出氫離子），所以它們不可能總是同時大量存在。綜上所述，說法不正確的是AD。

(5)用滴定分析法測定粗K2FeO4的純度，有關(guān)反應(yīng)離子方程式為：

①FeO42+CrO2+2H2O=CrO42+Fe(OH)3↓+OH

②2CrO42+2H+=Cr2O72+H2O

③Cr2O72+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3+ +7H2O

由此可得關(guān)系式2FeO42~2CrO2~ 2CrO42~ Cr2O72~6Fe2+，所以n(FeO42)=n(Fe2+)= =7.300mol，所以樣品中高鐵酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。