Question

【題目】高鐵酸鉀（K2FeO4）是鐵的一種重要化合物，是一種新型、高效、多功能水處理劑。一種濕法制備高鐵酸鉀的工藝流程如下圖所示：

已知高鐵酸鉀的部分性質(zhì)如下：

① 熱穩(wěn)定性差，溶液的pH對(duì)其穩(wěn)定性的影響也很大；即在低溫、堿性環(huán)境中穩(wěn)定，高溫、中性和酸性條件下不穩(wěn)定。

② 在水中溶解度大，難溶于無水乙醇等有機(jī)溶劑。

③ 具有強(qiáng)氧化性，能氧化烴、80％以下的乙醇溶液等物質(zhì)。

回答下列問題：

（1）該生產(chǎn)工藝應(yīng)在溫度_____（填“較高”或“較低”）的情況下進(jìn)行。

（2）上述氧化過程中，發(fā)生反應(yīng)的離了方程式為_______。

（3）由流程圖可見，濕法制備高鐵酸鉀時(shí)，需先制得高鐵酸鈉，然后再向高鐵酸鈉中加入飽和KOH溶液，即可析出高鐵酸鉀

① 加入飽和KOH溶液的目的是：______。

② 由以上信息可知：Ksp（K2FeO4）______Ksp(Na2FeO4）（填“大于”或“小于”）。

（4）實(shí)驗(yàn)測(cè)得鐵鹽溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、反應(yīng)時(shí)間與K2FeO4產(chǎn)率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如下圖l、圖2所示。為了獲取更多的高鐵酸鉀，鐵鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在______附近、反應(yīng)時(shí)間應(yīng)控制在______。

（5）粗K2FeO4→純K2FeO4包括重結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥幾個(gè)步驟。洗滌、干燥的目的是脫堿、脫水，洗滌時(shí)最好用______洗滌。

Answer 1

【答案】 較低 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 增大K+濃度，促進(jìn)K2FeO4晶體析出 小于 30% 60min 無水乙醇

【解析】硝酸鐵晶體在堿性條件下被次氯酸鈉氧化生成Na2FeO4，過濾除去雜質(zhì)NaCl、硝酸鈉，加入飽和KOH溶液后，將Na2FeO4轉(zhuǎn)化為溶解度更小的K2FeO4，反應(yīng)方程式為Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，冷卻結(jié)晶、過濾，洗去高鐵酸鉀晶體表面的KOH和其他雜質(zhì)，得到純產(chǎn)品高鐵酸鉀。

（1）由于在低溫、堿性環(huán)境中穩(wěn)定，所以該生產(chǎn)工藝應(yīng)在溫度較低的情況下進(jìn)行。（2）根據(jù)以上分析可知上述氧化過程中，發(fā)生反應(yīng)的離了方程式為2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。（3）①該溫度下高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小，加入飽和KOH溶液可以增大K+的濃度，減小高鐵酸鉀的溶解，促進(jìn)高鐵酸鉀晶體析出。②由以上信息可知：Ksp（K2FeO4）小于Ksp(Na2FeO4）。（4）根據(jù)圖像可知鐵鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、時(shí)間在60min時(shí)產(chǎn)品的產(chǎn)率最高，才為了獲取更多的高鐵酸鉀，鐵鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在30%附近、反應(yīng)時(shí)間應(yīng)控制在60min。（5）由于高鐵酸鉀在水中溶解度大，難溶于無水乙醇等有機(jī)溶劑，所以用無水乙醇洗滌，洗去可溶性雜化，并減少因溶解導(dǎo)致的損失。