Question

【题目】高铁酸钾(K2FeO4)是很好的净水剂，高铁酸钡( BaFeO4)是高能电池阳极的优良材料。已知：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液，在酸性或中性溶液中能快速产生O2，在碱性溶液中较稳定；在碱性溶液中，NaCl、NaNO3、K2FeO4的溶解性都小于Na2FeO4；BaFeO4难溶于水和碱性溶液。某化学兴趣小组欲制取“84”消毒液，进而制取少量K2FeO4和 BaFeO4。请回答下列问题：

（实验一）选择合适的仪器和试剂制取氯气，进而制备高浓度的“84”消毒液。

(1)选择合适的仪器，导管接口正确的连接顺序为___________；所选装置(A或B)中发生反应的离子方程式为______________________。

（实验二）用“84”消毒液制取K2FcO4

实验步骤：①用如图所示装置(夹持仪器略去)使反应物充分反应；②用砂芯漏斗对烧杯中的溶液进行抽滤，向滤液中慢慢加入KOH溶液；③再用砂芯漏斗对步骤②的最后反应混合物进行抽滤，并用苯、乙醚洗涤沉淀，真空干燥后得K2FeO4。

(2)写出步骤①中物质在20℃冷水浴中发生反应的化学方程式：______________________。

(3)步骤②中能够发生反应的原因是______________________，步骤③中不用水，而用苯、乙醚洗涤沉淀的目的是_________________________________。

（实验三）将上述产品配成K2FeO4碱性溶液，再慢慢加入Ba(OH)2溶液，抽滤得 BaFeO4。

(4)若投入ag硝酸铁晶体，得到bg高铁酸钡，则高铁酸钡的产率是___________。[已知Fe(NO3)3·9H2O的摩尔质量为404g·mol－1， BaFeO4的摩尔质量为257g·mol－1]

（实验四）利用如图所示电解装置也可以制得 BaFeO4。

(5)在___________(填“阳极区”或“阴极区”)可得到高铁酸钡，阳极的电极反应式为____________。

Answer 1

【答案】a（或b）ihcdg MnO2+2Cl-+4H+Mn2++Cl2↑+H2O(或2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O) 3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O 相同条件下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4的溶解度 避免K2FeO4与水反应，减小K2FeO4的损失，便于K2FeO4的的干燥 或 阳极区 Fe+8OH-+Ba2+-6e-=BaFeO4+4H2O

【解析】

(1)与NaOH溶液反应制取“84”消毒液的氯气中不能含有HCl，但含有的水蒸气不影响反应，所以氯气的制备装置应该连接除去氯化氢的饱和食盐水，再连有冷水浴装置的氢氧化钠溶液，最后连接装置E，防止剩余的氯气污染空气，故仪器正确的连接顺序是a（或b）ihcdg；

装置的选择有两种情况：选用固液加热装置A时就用二氧化锰与浓盐酸反应MnO2+2Cl-+4H+Mn2++Cl2↑+H2O；选用固液不加热装置B时，就用高锰酸钾与浓盐酸反应，2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O；

（2）随着Fe(NO3)39H2O的加入和反应3NaClO+Fe(NO3)3=3NaNO3+Fe(OH)3的进行，另有反应3NaClO+2Fe(OH)3+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O开始进行，两个反应的总反应为3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O；

(3)根据题干中已知物质的溶解性情况，相同条件下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4,的溶解度,步骤2中的反应为Na2FeO4+2KOH= K2FeO4+ 2NaOH，抽滤后得K2FeO4固体。用水洗涤产物时K2FeO4与水反应，会加大其溶解消耗，用苯或乙醚洗涤，能减少K2FeO4的溶解损失，也便于K2FeO4的干燥；

（4）K2FeO4溶液与Ba(OH)2溶液混合后发生的反应为K2FeO4+Ba(OH)2= BaFeO4+2KOH，从总体反应关系看Fe(NO3)39H2O BaFeO4，ag Fe(NO3)39H2O理论上可以生成BaFeO4 ，BaFeO4的产率为；

（5）Fe作阳极被氧化为FeO42-，FeO42-不能通过阳离子交换膜扩散到阴极区，Ba2+与FeO42-反应生成难溶的BaFeO4，所以在阳极区可获得高铁酸钡，阳极的电极反应式为Fe+8OH-+Ba2+-6e-=BaFeO4+4H2O。