Question

Cl₂是一種常用的自來水消毒劑，高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑，比Cl₂、O₂、ClO₂、KMnO₄氧化性更強，無二次污染，工業上是先制得高鐵酸鈉，然后在低溫下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和，使高鐵酸鉀析出．
Ⅰ：如圖是實驗室制備氯氣并進行一系列相關實驗的裝置（夾持設備已略）．
（1）寫出A中發生的離子反應方程式：

MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O

．
（2）裝置B中飽和食鹽水的作用是

除去Cl₂中的HCl

；同時裝置B亦是安全瓶，監測實驗進行時C中是否發生堵塞，請寫出發生堵塞時B中的現象

錐形瓶中液面下降，長頸漏斗中液面上升

．
（3）裝置C的實驗目的是驗證氯氣是否具有漂白性，為此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入

d

．

	a	b	c	d
Ⅰ	干燥的有色布條	干燥的有色布條	濕潤的有色布條	濕潤的有色布條
Ⅱ	堿石灰	硅膠	濃硫酸	無水氯化鈣
Ⅲ	濕潤的有色布條	濕潤的有色布條	干燥的有色布條	干燥的有色布條

II：（1）干法制備高鐵酸鉀的主要反應為：2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑
①該反應中的氧化劑是

Na₂O₂

，還原劑是

Na₂O₂和FeSO₄

，每生成1mol Na₂FeO₄轉移

5N_A

個電子．
②簡要說明K₂FeO₄作為水處理劑時所起的作用

高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒；消毒過程中自身被還原為Fe³⁺，Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃膠體能吸附水中懸浮雜質而沉降

，
（2）濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄）的反應體系中有六種數粒：Fe（OH）₃、ClO^-、OH^-、FeO₄^2-、Cl^-、H₂O．寫出并配平濕法制高鐵酸鉀的離子反應方程式：

2Fe（OH）₃+3C1O^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3C1^-+5H₂O

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳反應制取氯氣；
（2）氯化氫極易溶于氯化鈉溶液，但氯氣不易溶于氯化鈉溶液；氣體壓強增大易導致液面上升；
（3）驗證氯氣是否具有漂白性，要驗證干燥氯氣無漂白性，濕潤的有色布條中，氯氣和水反應生成次氯酸具有漂白性；
II（1）①2FeSO₄+6Na₂O₂═2NaFeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑中Fe、O元素的化合價升高，O元素的化合價降低，由化合價的變化計算轉移的電子數；
②K₂FeO₄中Fe元素的化合價為+6價，具有強氧化性，且還原產物鐵離子能水解；
（2）①濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄），結合物質的性質可知，氫氧化鐵被氧化．

解答：解：Ⅰ．（1）加熱條件下，濃鹽酸和二氧化錳反應制取氯氣，離子反應方程式為：
MnO₂+4H⁺+2 Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2 Cl^-

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）反應過程中氯化氫和水蒸氣是氯氣中 的雜質，裝置B中飽和食鹽水的作用是除去Cl₂中的HCl；裝置B亦是安全瓶，監測實驗進行時C中是否發生堵塞，發生堵塞時B中的，壓強增大，錐形瓶中液面下降，長頸漏斗中液面上升，
故答案為：除去Cl₂中的HCl； 錐形瓶中液面下降，長頸漏斗中液面上升；
（3）裝置C的實驗目的是驗證氯氣是否具有漂白性，驗證氯氣是否具有漂白性，要驗證干燥氯氣無漂白性，濕潤的有色布條中，氯氣和水反應生成次氯酸具有漂白性，選項中abc的Ⅱ中都是干燥劑，再通入濕潤的有色布條不能驗證氯氣的漂白性，所以C中I、II、III依次放入濕潤的有色布條、無水氯化鈣、干燥的有色布條，故選d；
Ⅱ．（1）①2FeSO₄+6Na₂O₂═2Na₂FeO₄+2Na₂O+2Na₂SO₄+O₂↑中Fe、O元素的化合價升高，O元素的化合價降低，則氧化劑為Na₂O₂，還原劑為FeSO₄，由降低O元素可知每生成1mo1Na₂FeO₄轉移的電子數為1mol×5×（2-1）=5mol，則轉移電子數為5N_A，故答案為：Na₂O₂；FeSO₄和Na₂O₂；5N_A；
②K₂FeO₄中Fe元素的化合價為+6價，具有強氧化性，且還原產物鐵離子能水解氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附性能吸附除去水中的懸浮雜質，
故答案為：高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒；消毒過程中自身被還原為Fe³⁺，Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃膠體能吸附水中懸浮雜質而沉降；
（2）濕法制備高鐵酸鉀（K₂FeO₄），結合物質的性質可知，氫氧化鐵被氧化，該離子反應為2Fe（OH）₃+3C1O^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3C1^-+5H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₃+3C1O^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3C1^-+5H₂O．

點評：本題考查了氯氣的制取、干燥和檢驗及氧化還原反應，明確信息及物質的性質來確定反應物與生成物是解答本題的關鍵，并熟悉該反應中元素的化合價來解答即可，題目難度中等．