Question

高氯酸钾广泛用于火箭及热电池业．实验室制取高氯酸钾步骤为：称取一定质量的KCl、NaClO₄溶解，然后混合，经冷却、过滤、滤出晶体用蒸馏水多次洗涤及真空干燥得到（有关物质溶解度与温度的关系见表）．

溶解度 温度 化学式	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃
KClO4	0.76	1.06	1.68	2.56	3.73
KCl	28	31.2	34.2	37.2	40.1
NaClO4	167	183	201	222	245

（l）用蒸馏水多次洗涤滤渣的目的是：

 

．
（2）Fe和KCl0₄反应放出的热量，能为熔融盐电池提供550-660℃的温度，使低熔点盐熔化导电，从而激活电池．这类电池称为热电池．Li/FeS₂热电池工作时，Li转变为硫化锂，FeS₂转变为铁，该电池工作时，电池总反应为：

 

（3）已知Fe和KCl0₄作为热电池加热材料的供热原理为：
KClO₄（s）+4Fe（s）=KCl（s）+4FeO（s），△H＜0．
①在600℃测得产物中有Fe0、Fe₃0₄两种氧化物，猜想由Fe0转变成Fe₃O₄的化学方程式为：

 

．
②称取一定质量上述加热材料反应后的混合物（假定只含氯化钾一种钾盐）于烧杯中，用蒸馏水充分洗涤、过滤、干澡，固体质量减少了0.43g，在固体中继续加入过量的稀硫酸，微热让其充分反应，固体完全溶解得到的溶液中加入过量的NaOH溶液，经过滤、洗净、干燥，再在空气中充分灼烧得6.0棕色固体．计算该加热材料反应前，铁的质量为

 

g，KClO₄的质量分数为

 

（写出计算过程）．

Answer 1

分析：（1）用蒸馏水多次洗涤晶体的目的是洗去晶体表面的杂质；
（2）依据题干信息和质量守恒配平写出电池反应；
（3）①依据反应物和产物结合原子守恒写出化学方程式；
②由KClO₄（s）+4Fe（s）═KCl（s）+4FeO（s）可知反应中KClO₄和氯化钾物质的量相同，质量减少为氯化钾质量，红棕色固体为Fe₂O₃，铁的质量可以依据元素守恒来解答；

解答：解：（1）用蒸馏水多次洗涤晶体的目的是洗去晶体表面的可溶性的杂质如钠离子、氯离子等，
故答案为：尽可能除去溶解度较大的杂质；
（ 2 ） Li/FeS₂热电池工作时，Li转变为硫化锂，FeS₂转变为铁，该电池工作时失电子的做负极发生氧化反应，得到电子的发生还原反应，电池反应为：FeS₂+4Li═Fe+2Li₂S，
故答案为：FeS₂+4Li═Fe+2Li₂S；
（3）①600℃时FeO可部分分解生成Fe₃O₄，依据元素守恒计算得到出生成Fe₃O₄外还有Fe，依据原子守恒配平可得4FeO=Fe₃O₄+Fe，
故答案为：4FeO=Fe₃O₄+Fe；
②根据反应KClO₄（s）+4Fe（s）═KCl（s）+4FeO（s），用蒸馏水充分洗涤、过滤、干燥，固体质量减少了0.43g，减少的固体质量是氯化钾的质量，n（KClO₄）=n（KCl）=

0.43g

74.5g/mol

，m（KClO₄）=n（KClO₄）×138.5 g?mol^-1=

0.43g

74.5g/mol

×138.5 g?mol^-1=0.80g，
在固体中继续加入过量的稀硫酸，微热让其充分反应，固体完全溶解得到的溶液中加入过量的NaOH溶液，经过滤、洗净、干燥，再在空气中充分灼烧得6.0g棕色固体．固体是Fe₂O₃，n（Fe）=2n（Fe₂O₃），得到：m（Fe）=n（Fe）×56 g?mol^-1=

6.0g

160g/mol

×2×56 g?mol^-1=4.2g，则样品的总质量为0.80g+4.2g=5.0g，所以ω（KClO₄）=

0.80g

5.0g

×100%=16%；
故答案为：4.2g；16%；

点评：本题考查了物质制备反应的应用，化学方程式的书写，数据分析应用，溶解度变化的反应原理以及化学计算，题目难度较大．