Question

【题目】实验室用Cl2与KOH溶液反应制备KClO溶液，其装置如下图所示。以KClO溶液及废铁屑等为原料，可制备高效水处理剂聚合硫酸铁。

已知：C中反应是放热反应

(1)装置A中仪器a的名称是______；装置B的作用是_______。

(2)Cl2和KOH在较高温度下反应生成KClO3，在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，控制反应在0℃～5℃进行，实验中可采取的措施是_______(回答一点即可)。

(3)装置D发生反应的离子方程式为______。

(4)聚合硫酸铁（其中Fe元素为+3价）的组成可通过下列实验测定：

①称取一定质量的聚合硫酸铁溶于稀盐酸中，往所得溶液中滴加BaCl2溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体11.65 g；

②另称取与①等质量的聚合硫酸铁溶于稀硫酸中，加入足量铜粉，充分反应后过滤、洗涤，将滤液和洗液合并配成250.00 mL溶液B；

③准确量取25.00 mL溶液B，用0.1000 mol·L－1的KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液8.00 mL。该步反应为：。通过计算确定该聚合硫酸铁的化学式(写出计算过程)。______。

Answer 1

【答案】分液漏斗 除去Cl2中的HCl气体 将装置D置于0℃～5℃的水浴中（控制滴加速度等） Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O 250.00mL溶液中：n(SO42)=n(BaSO4)==0.0500mol

根据：5Fe3+5Fe2+MnO4-

n(Fe3+)=5n(MnO4-)=5×0.1000molL1×8.00mL×103LmL1×=0.0400mol

由电荷守恒：3n(Fe3+)=2n(SO42)+n(OH)

n(OH)=3n(Fe3+)2n(SO42)=3×0.0400mol2×0.0500mol=0.0200mol

n(Fe3+):n(OH):n(SO42)=0.0400mol:0.0200mol:0.0500mol=4:2:5

即聚合硫酸铁的化学式为Fe4(OH)2(SO4)5

【解析】

（1）仪器a为分液漏斗；装置C的作用是制备KClO，其反应原理是2KOH＋Cl2=KClO＋KCl＋H2O，若通入的气体中含有HCl，将会导致制备出的KClO纯度降低，因此装置B的作用是除去Cl2中的HCl气体；

（2）因装置C中反应式放热反应，若于常温下反应，将会有副反应发生生成KClO3，因此需要将装置C中的反应温度控制在0℃～5℃进行，可采取将装置D置于0℃～5℃的水浴中或控制滴加速度使反应放热量减小；

（3）装置D的作用是除去未反应完全的Cl2，防止污染空气，故装置D中发生的反应为：Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O；

（4）①步骤中产生的白色沉淀为BaSO4，根据沉淀质量可计算出该质量的聚合硫酸铁中含有的SO42－的量；

②步骤中加入铜粉，发生反应2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋；

③步骤目的是测定25mL溶液B中所含Fe2＋的量，然后计算出250mL溶液B中Fe2＋的量，由此计算Fe3＋的量，然后根据化合物化合价为0计算出OH－的量，由此确定聚合硫酸铁的化学式；其具体计算过程如下：

250.00mL溶液中：n(SO42)=n(BaSO4)==0.0500mol，

根据：5Fe3+5Fe2+MnO4-，

n(Fe3+)=5n(MnO4-)=5×0.1000molL1×8.00mL×103LmL1×=0.0400mol，

由电荷守恒：3n(Fe3+)=2n(SO42)+n(OH)，

n(OH)=3n(Fe3+)2n(SO42)=3×0.0400mol2×0.0500mol=0.0200mol，

n(Fe3+):n(OH):n(SO42)=0.0400mol:0.0200mol:0.0500mol=4:2:5，

即聚合硫酸铁的化学式为Fe4(OH)2(SO4)5。