Question

【題目】高鐵酸鉀在飲用水源和廢水處理過(guò)程中，不僅能去除污染物和致癌化學(xué)污染物，而且不產(chǎn)生任何誘變致癌的產(chǎn)物，具有高度的安全性；其可溶于水，微溶于濃 KOH 溶液，且在強(qiáng)堿性溶液中比 較穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)室用次氯酸鹽氧化法制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的流程如圖所示：

流程圖中的飽和次氯酸鉀溶液的制備裝置如圖所示：

(1)A 為氯氣發(fā)生裝置。A 中反應(yīng)的離子方程式是___________；裝置 B 內(nèi)的試劑及作用是____________；

(2)裝置 C 反應(yīng)溫度控制在 0～5℃進(jìn)行，在不改變 KOH 溶液濃度前提下，實(shí)驗(yàn)中可采取措施是________。

(3)流程圖中在加入 KOH 固體的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的白色沉淀_____(填化學(xué)式)。

(4)在攪拌下，將 Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到 KClO 飽和溶液中即可制取 K2FeO4，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式__________；反應(yīng)過(guò)程中溫度控制在 10~15℃，溫度過(guò)低或過(guò)高對(duì)反應(yīng)的影響是_____________。

(5)過(guò)濾除雜時(shí)不用普通漏斗和濾紙而采用砂芯漏斗(如圖)的原因是_____________。

(6)在提純高鐵酸鉀時(shí)采用重結(jié)晶、洗滌、干燥的方法，洗滌劑可以選用_____。

A.H2O B.濃 KOH 溶液 C.Fe(NO3)3溶液 D.異丙醇

(7)若提純得到 a gK2FeO4(M=198g/mol)，上述流程中有 5%的 Fe 損失，則需要提供 Fe(NO3)3(M=242g/mol)的質(zhì)量為_____g(用含 a 的計(jì)算式表示)。

Answer 1

【答案】2MnO4－＋10Cl－＋16H＋=Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O 飽和食鹽水、吸收雜質(zhì)HCl氣體 將C裝置置于冰水浴中冷卻 KCl 3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋=2FeO42－＋3Cl－＋5H2O 溫度過(guò)低或過(guò)高對(duì)反應(yīng)的影響是溫度太低，反應(yīng)速率慢影響產(chǎn)品的產(chǎn)率，溫度太高，會(huì)含有雜質(zhì)，氧化劑的有效濃度降低，從而使反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率下降； 普通漏斗和濾紙?jiān)趬A性條件下容易被腐蝕，而砂芯漏斗的濾板耐堿性和抗腐蝕性較好 BD g

【解析】

A裝置制備氯氣，B裝置除去氯氣中混有的HCl氣體，C裝置制備K2FeO4，尾氣吸收裝置吸收未反應(yīng)的氯氣，防止污染空氣。

（1）A 為氯氣發(fā)生裝置，高錳酸鉀與濃鹽酸生成氯化錳和氯氣。A 中反應(yīng)的離子方程式是2MnO4－＋10Cl－＋16H＋=Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O；生成的氯氣中含有氯化氫，裝置 B 內(nèi)的試劑是飽和食鹽水，作用是吸收HCl氣體；故答案為：2MnO4－＋10Cl－＋16H＋=Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O；飽和食鹽水、吸收雜質(zhì)HCl氣體；

（2）C裝置制備K2FeO4，反應(yīng)溫度控制在 0～5℃進(jìn)行，在不改變 KOH 溶液濃度前提下，實(shí)驗(yàn)中可采取措施是將C裝置置于冰水浴中冷卻。故答案為：將C裝置置于冰水浴中冷卻；

（3）發(fā)生的反應(yīng)方程式為2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O，KCl溶解度小，飽和后易析出，流程圖中在加入 KOH 固體的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的白色沉淀KCl。故答案為：KCl；

（4）在攪拌下，將 Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到 KClO 飽和溶液中即可制取 K2FeO4，在KOH溶液中，Fe(NO3)3與KClO應(yīng)生成K2FeO4、KCl和KNO3，反應(yīng)的方程式為：2 Fe(NO3)3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O，該反應(yīng)的離子方程式3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋=2FeO42－＋3Cl－＋5H2O；反應(yīng)過(guò)程中溫度控制在 10~15℃，溫度過(guò)低或過(guò)高對(duì)反應(yīng)的影響是溫度太低，反應(yīng)速率慢，影響產(chǎn)品的產(chǎn)率，溫度太高，會(huì)含有雜質(zhì)，氧化劑的有效濃度降低，從而使反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率下降。故答案為：3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋=2FeO42－＋3Cl－＋5H2O；溫度過(guò)低或過(guò)高對(duì)反應(yīng)的影響是溫度太低，反應(yīng)速率慢，影響產(chǎn)品的產(chǎn)率，溫度太高，會(huì)含有雜質(zhì)，氧化劑的有效濃度降低，從而使反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率下降；

（5）過(guò)濾除雜時(shí)不用普通漏斗和濾紙而采用砂芯漏斗的原因是普通漏斗和濾紙?jiān)趬A性條件下容易被腐蝕，而砂芯漏斗的濾板耐堿性和抗腐蝕性較好。故答案為：普通漏斗和濾紙?jiān)趬A性條件下容易被腐蝕，而砂芯漏斗的濾板耐堿性和抗腐蝕性較好；

（6）K2FeO4可溶于水、微溶于濃KOH溶液，在異丙醇中溶解度也比較小，在提純高鐵酸鉀時(shí)采用重結(jié)晶、洗滌、干燥的方法，洗滌劑可以選用B.濃 KOH 溶液D.異丙醇；故答案為：BD。

（7）由鐵原子守恒：Fe(NO3)3～K2FeO4

m= g，故答案為： g。