Question

【题目】 (15分)研究证明，高铁酸钾不仅能在饮用水源和废水处理过程中去除污染物，而且不产生任何诱变致癌的产物，具有高度的安全性。湿法制备高铁酸钾是目前最成熟的方法，实验步骤如下：

A．直接用天平称取60.5gFe(NO3)3·9H2O、30.0gNaOH、17.1gKOH。

B．在冰冷却的环境中向NaClO溶液中加入固体NaOH并搅拌，又想其中缓慢少量分批加入Fe(NO3)3·9H2O，并不断搅拌。C．水浴温度控制在20℃，用电磁加热搅拌器搅拌1.5h左右，溶液成紫红色时，即表明有Na2FeO4生成。

D．在继续充分搅拌的情况下，向上述的反应液中加入固体NaOH至饱和。

e.将固体KOH加入到上述溶液中至饱和。保持温度在20℃，并不停的搅拌15min，可见到烧杯壁有黑色沉淀物生成，即K2FeO4.

（1）①步骤b中不断搅拌的目的是_______。②步骤c中发生反应的离子方程式为______。③由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠_______(填“大”或“小”)。

（2） 高铁酸钾是一种理想的水处理剂，与水反应生成O2、Fe(OH)3(胶体)和KOH。① 该反应的离子方程式为______。②高铁酸钾作为水处理剂发挥的作用是_______。③ 在提纯K2FeO4时采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用_______。

A．H2O B．稀KOH溶液、异丙醇 C．NH4Cl溶液、异丙醇 D．Fe(NO3)3溶液、异丙醇

（3） 高铁酸钠还可以用电解法制得，其原理可表示为Fe+2NaOH+2H2O3H2↑+Na2FeO4，则阳极材料是____，电解液为______。

（4）25℃时，Ksp(CaFeO4)=4.536×10-9,若要使100mL1.0×10-3mol/L的K2FeO4溶液中的c(FeO42-)完全沉淀，理论上要加入Ca(OH)2的物质的量为_____mol。

（5）干法制备高铁酸钾的方法是Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成黑色高铁酸钾和KNO2等产物。则该方法中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______。

Answer 1

【答案】（1）①使固体充分溶解(或其他合理说法，1分)；②2Fe3++3Cl-+10OH-=2FeO42-+5H2O+3Cl-(2分) ；③小(1分)；（2） ① 4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑(2分)； ②消毒、净水(1分) ；③ B(2分) （3）铁 (1分)；NaOH溶液(1分) ；（4）4.536×10-5 (1分)； （5）3:1 (2分)。

【解析】

试题分析：（1） Na2FeO4与饱和KOH溶液反应产生K2FeO4和NaOH，说明高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠小；（2） ①高铁酸钾溶于水能释放大量的氧原子，即生成氧气单质，同时它本身被还原产生氢氧化铁胶体，离子反应方程式是：4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑，②根据方程式可知高铁酸钾作为水处理剂发挥的作用是既作氧化剂杀菌消毒，同时还原产物又其净化水的作用；③结合化学平衡移动原理可知，在碱性条件下可以抑制该反应的发生，K2FeO4 易溶于水，所以不能用水洗，因此选项B正确；（3）根据电解反应方程式可知NaOH溶液为电解质溶液，阳极材料是Fe，阴极材料是活动性比Fe弱的电极；（4）要写成CaFeO4沉淀，应该使c(Ca2+)·c(FeO42-)>Ksp(CaFeO4)，c(Ca2+)>4.536×10-9÷1.0×10-5=4.536×10-4mol/L，由于溶液的体积是100mL，所以需要Ca(OH)2的物质的量是n[Ca(OH)2]= 4.536×10-4mol/L×0.1L=4.536×10-5mol；（5） 干法制备高铁酸钾的反应中KNO3是氧化剂，被还原产生KNO2，Fe2O3是还原剂，被氧化产生的物质是K2FeO4，根据电子守恒可得氧化剂与还原剂的物质的量的比是3:1。