Question

【題目】氯化鐵和高鐵酸鉀都是常見的水處理劑。某興趣小組以鐵屑為原料模擬工業(yè)上制備氯化鐵及進一步氧化制備高鐵酸鉀的流程如下：

請回答下列問題：

(1)“氧化”階段通入過量空氣比用氯氣作氧化劑具有的優(yōu)點是__________________________________。

(2)“合成”階段生成Na2FeO4的離子方程式為__________________________________。

(3)為了檢驗“氧化”過程中所得溶液中是否含有Fe2+，某同學取少量溶液于試管中，選用下列試劑可以達到目的的是_______(填字母)。

a.KSCN溶液b.NaOH溶液c.K3[Fe(CN)6]溶液d.苯酚溶液 e.酸性KMnO4溶液

(4)過程①制取FeCl3固體的具體操作步驟是________________________________________。若使6.5 mol/LFeCl3飽和溶液不析出Fe(OH)3，需控制溶液的pH小于_______{已知該實驗條件下，Ksp[(Fe(OH)3]=6.5×10-36，Kw=1.1×10-13}

(II)以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]水溶液為原料，通過電解法可以制備四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]，裝置如圖所示。

(1)收集到(CH3)4NOH的區(qū)域是______(填a、b、c或d)。

(2)寫出電解池總反應(化學方程式)___________________________。

Answer 1

【答案】選用通入空氣經(jīng)濟、而氯氣有毒，污染環(huán)境2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2Oc在HCl氣流中蒸發(fā)FeCl3溶液制取FeCl3 1d2(CH3)4NCl+2H2O2(CH3)4NOH+H2↑+Cl2↑

【解析】

(1) 因為空氣經(jīng)濟而氯氣有毒，污染環(huán)境。所以“氧化”階段通入過量空氣比用氯氣作氧化劑具有的更多的優(yōu)點。答案：選用通入空氣經(jīng)濟、而氯氣有毒，污染環(huán)境。

(2)“合成液”中含有氯化鐵，再加入次氯酸鈉和氫氧化鈉的混合液，反應生成Na2FeO4和氯化鈉和水，反應的離子方程式為2Fe3++3ClO-+10OH-==2FeO42-+3C1-+5H2O。

(3)因為混合溶液中含有Fe3+ 和Fe2+，所以加入：a.KSCN 溶液不能驗證Fe2+的存在； b.NaOH 溶液 遇Fe3+產(chǎn)生紅褐色的氫氧化鐵沉淀，影響觀察Fe2+與堿反應的現(xiàn)象，所以不能用NaOH 溶液鑒別； c.K3[Fe(CN)6]溶液遇到 Fe2+會產(chǎn)生藍色沉淀，所以可以用 K3[Fe(CN)6]溶液鑒別； d.苯酚溶液遇Fe3+顯紫色，遇Fe2+無現(xiàn)象，所以不能用苯酚溶液鑒別；e酸性K MnO4溶液也可用于檢驗溶液中是否含有Fe2+，但該溶液中含有Cl—，也能與KMnO4發(fā)生反應，使其褪色，所以不合理；本題答案為：c。

(4)為防止Fe3+的水解，從溶液中析出FeCl3固體需要在HC1氣流中蒸發(fā)FeCl3 溶液；已知c(Fe3+)=6.4 mol/L，Ksp[(Fe(OH)3]=8.5×10-36，所以c3(OH—)== =1.33×10-36，c(OH—)=1.1×10-12 mol/L，因此溶液中的c(H+)=0.1 mol/L，則pH=1，所以需控制溶液的pH小于1；

（1）以石墨為電極電解四甲基氯化銨溶液制備四甲基氫氧化銨，需要氫氧根離子，電解過程中陰極得到電子生成氫氣，電極附近生成氫氧根離子，所以收集到(CH3)4NOH的區(qū)域是陰極區(qū)，即d口。答案：d。

（2）結合反應物和生成物的關系可知電解過程中生成產(chǎn)物為四甲基氫氧化銨、氫氣和氯氣，據(jù)此寫出電解反應的化學方程式：2(CH3)4NCl+2H2O2(CH3)4NOH+H2↑+Cl2↑。