Question

【化学--选修2化学与技术】（15分）
高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：

已知：2KOH + Cl₂ ═ KCl + KClO + H₂O（条件：温度较低）
　　  6KOH + 3Cl₂ ═ 5KCl + KClO₃ + 3H₂O（条件：温度较高）
　　回答下列问题：
（1）该生产工艺反应①应在　　　 （填“温度较高”或“温度较低”）的情况下进行；
（2）写出工业上制取Cl₂的化学方程式　　　　　　　 　　　　　　　　　　；
（3）K₂FeO₄具有强氧化性的原因　　　　　　　　　　　 ；
（4）配制KOH溶液时，是在每100 mL水中溶解61.6 g KOH固体（ 该溶液的密度为1.47 g/mL），它
的物质的量浓度为　　　 　　　　　　　　　　　　；
（5）在“溶液I”中加KOH固体的目的是　　　　 　　　　　　　　　　　：

A．与 “溶液I” 中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO

B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率

C．为下一步反应提供反应物

D．使副产物KClO3转化为 KClO

（6）从“反应液II”中分离出K₂FeO₄后，还会有副产品　　　　（写化学式），它们都是重要的化工 产  品，具体说出其中一种物质的用途　　　　　　　　　　　 （答1点即可）； 则反应③中发生的离子反应方程式为                                        。
（7）如何判断K₂FeO₄晶体已经洗涤干净                              。

Answer 1

（15分）
（1）温度较低 （1分）
（2）2NaCl + 2H₂O 　2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑（2分）
（3）Fe元素的化合价显+6价，易得电子（1分）
（4）10 mol/L （2分）
（5）AC  （2分）
（6）KNO₃　 KCl，　（2分）
KNO₃可用于化肥，炸药等 （答1点即得1分）
2Fe³⁺ + 3ClO^－ + 10 OH^－ ＝ 2FeO₄^2- + 3Cl^－+ 5H₂O （2分）
（7）取最后一次的洗涤液于试管中，先加稀硝酸、再加硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净，反之则沉淀没有洗涤干净。（2分）

试题分析：（1）该生产工艺反应①应在较低温度下进行，因为后面会用到KClO溶液；
（2）工业上制取Cl₂，是通过电解饱和食盐水的方法，化学方程式为2NaCl + 2H₂O 　2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑；
（3）K₂FeO₄具有强氧化性的原因是Fe元素的化合价显+6价，易得电子，具有强氧化性；
（4）溶液的质量是100+61.6=161.6g，则溶液的体积为161.6g/1.47g/mL=110mL=0.11L,溶质的物质的量是61.6g/56g/mol=1.1mol，所以溶液的物质的量浓度为1.1mol/0.11L=10mol/L；
（5）反应①中通入过量的氯气，所以氯气有剩余，加入氢氧化钾固体与过量的氯气反应，生成更多的KClO，为下一步反应提供反应物；所以答案选AC；
（6）反应③中硝酸铁与次氯酸钾发生氧化还原反应，铁离子被氧化为FeO₄^2- ，次氯酸根离子被还原为氯离子，所以从“反应液II”中分离出K₂FeO₄后，还会有副产品KNO₃、KCl，其中KNO₃可用于化肥，炸药等；根据分析，反应③中发生的离子反应方程式为2Fe³⁺ + 3ClO^－ + 10 OH^－ ＝ 2FeO₄^2- + 3Cl^－+ 5H₂O；
（7）生成K₂FeO₄的同时还有氯化钾生成，所以判断K₂FeO₄晶体是否洗涤干净就是判断洗涤液中是否含有氯离子，判断方法是取最后一次的洗涤液于试管中，先加稀硝酸、再加硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净，反之则沉淀没有洗涤干净。₂FeO₄晶体洗涤干净的方法