Question

【题目】高铁酸钾（K2FeO4）是一种安全性很高的水处理剂，其合成的部分流程如下。

资料：

ⅰ．高铁酸钾可溶于水，微溶于浓KOH溶液，在碱性溶液中较稳定，在酸性或中性溶液中快速产生O2，且﹢3价铁能催化该反应。

ⅱ．次氯酸钾容易分解，2KClO2KCl＋O2。

（1）实验室使用高锰酸钾与浓盐酸制备氯气时，应选择下列装置中的_______。

（2）写出步骤①的离子反应方程式_________________________________ 。

（3）加入KOH固体是为了过滤除盐，过滤除去的是__________________________________。

（4）相同投料比、相同反应时间内，反应温度对高铁酸钾产率的影响如图1所示：

请分析高铁酸钾产率随温度变化的原因：________________ 。

（5）相同投料比、相同反应时间内，硝酸铁浓度对产率的影响如图2所示：

当Fe3+浓度大于2.0mol/L时，高铁酸钾产率变化的原因可能是：_________________________________________。

（6）高铁酸钾可用于除去水体中Mn(＋2价），生成Mn（＋4价）和Fe（＋3价）。一定条件下，除去水体中1.1gMn（＋2价），当去除率为90%时，消耗高铁酸钾的物质的量为______mol。

Answer 1

【答案】B 温度5℃≤T≤25℃时，温度升高速率加快，导致产率逐渐增加；T＞25℃时，温度升高，次氯酸钾分解加剧，浓度减小，反应速率减慢，导致产率下降 Fe3+的浓度过高催化了K2FeO4分解，导致产率下降 0.012

【解析】

向KOH溶液中通入Cl2发生歧化反应生成KClO以及KCl，KCl对于后续合成高铁酸钾没有帮助，因此在第二步加入KOH固体时被除去；第三步，向溶液中加入硝酸铁，开始反应生成K2FeO4；题干中指出，高铁酸钾在碱性溶液中较稳定，在酸性溶液中会分解，并且Fe3+会催化该反应，因此，加硝酸铁时，量不能过多，避免Fe3+浓度过高，使K2FeO4分解；题干中还指出，KClO不稳定，因此在步骤三中，温度要控制得当，过低时反应速率太慢，过高时会加剧KClO分解，也不利于制备。

(1)浓盐酸与高锰酸钾反应制备Cl2，由于高锰酸钾易溶于水，所以可以认为是液体反应，因此装置A不可行；装置C中的塑料板也没有阻拦高锰酸钾的作用，C装置也不可行；故应选用B装置；

(2)第一步即向KOH溶液中通Cl2，发生的离子反应方程式为：；

(3)通过分析可知，第二步加KOH目的是除去KCl；

(4)通过分析可知，温度5℃≤T≤25℃时，温度升高速率加快，导致产率逐渐增加；T＞25℃时，温度升高，次氯酸钾分解加剧，ClO-浓度减小，反应速率减慢，导致产率下降；

(5)通过分析可知，Fe3+的浓度过高催化了K2FeO4分解，导致产率下降；

(6)由题可知，K2FeO4除Mn(+2价)时，K2FeO4和Mn(+2价)的物质的量之比为2:3；去除率为90%时，水体中的1.1gMn(+2价)被去除了0.018mol，所以消耗的K2FeO4的物质的量为0.012mol。