题目内容

8．高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂．高铁酸钾的开发和利用正日益显示出其广阔的应用前景．其制备路线如图1：

（1）操作①搅拌的目的是，操作③名称是过滤．
（2）反应器中，NaOH、NaClO及Fe（NO3）3反应的离子方程式为2Fe（OH）3+4OH-+3ClO-=2FeO4-+3Cl-+5H2O．
（3）你认为操作④能够发生转化的原因是此条件下，高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠或[Ksp（K2FeO4）小于Ksp（Na2FeO4）]．
（4）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响．
图2为不同的温度下，Fe（NO3）3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；
图3为一定温度下，Fe（NO3）3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响．
①工业生产中最佳温度为℃，此时Fe（NO3）3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为6：5．
②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe（OH）3，写出该反应的离子方程式：3ClO-+Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3HClO．
（5）K2FeO4在水溶液中易水解生成能使带火星的木条复燃的气体单质，请写出该反应的离子方程式4FeO42-+10H2O═4Fe（OH）3（胶体）+3O2↑+8OH-．
在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用B溶液（填序号）．
A．H2O   B．CH3COONa、异丙醇   C．NH4Cl、异丙醇   D．Fe（NO3）3、异丙醇．

分析 由流程可知，氢氧化钠和NaClO的混合液中加入硝酸铁溶液发生反应生成Na2FeO4，为使其充分反应可用玻璃棒搅拌再加入NaOH溶液析出Na2FeO4，慢慢滴加KOH饱和溶液后，氢氧化钾和高铁酸钠发生复分解反应生成高铁酸钾和氢氧化钠，化学方程式为2KOH+Na2FeO4=K2FeO4+2NaOH，因高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度，则析出K2FeO4，操作①为过滤，K2FeO4粗品重结晶后过滤、洗涤、干燥即可，以此来解答．

解答 解：由流程可知，氢氧化钠和NaClO的混合液中加入硝酸铁溶液发生反应生成Na2FeO4，为使其充分反应可用玻璃棒搅拌再加入NaOH溶液析出Na2FeO4，慢慢滴加KOH饱和溶液后，氢氧化钾和高铁酸钠发生复分解反应生成高铁酸钾和氢氧化钠，化学方程式为2KOH+Na2FeO4=K2FeO4+2NaOH，因高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度，则析出K2FeO4，操作①为过滤，K2FeO4粗品重结晶后过滤、洗涤、干燥即可，
（1）操作①搅拌的目的是为了加速反应物之间的接触，加快化学反应速率，根据上面的分析可知，操作③名称是过滤，
故答案为：为了加速反应物之间的接触，加快化学反应速率；过滤；
（2）反应器中，NaOH、NaClO及Fe（NO3）3发生氧化还原反应，生成铁酸根和氯离子，反应的离子方程式为2Fe（OH）3+4OH-+3ClO-=2FeO4-+3Cl-+5H2O，
故答案为：2Fe（OH）3+4OH-+3ClO-=2FeO4-+3Cl-+5H2O；
（3）操作④是铁酸钠中加入氢氧化钾生成铁酸钾，该反应能够发生转化的原因是此条件下，高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠或[Ksp（K2FeO4）小于Ksp（Na2FeO4）]，
故答案为：此条件下，高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠或[Ksp（K2FeO4）小于Ksp（Na2FeO4）]；
（4）①根据图2可知，在26℃时，铁酸钾的生成率最高，所以工业生产中最佳温度为26℃，在该温度下生成高铁酸钾的产率最大，此时Fe（NO3）3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为$\frac{330}{275}$=1.2，即6：5，
故答案为：26；6：5；
②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe（OH）3，原因是NaClO水解呈碱性，Fe（NO3）3水解呈酸性，二者发生互促水解，反应的离子方程式为3ClO-+Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3HClO，
故答案为：3ClO-+Fe3++3H2O=Fe（OH）3↓+3HClO；
（5）高铁酸钾（K2FeO4）与水反应时，生成红褐色胶体的同时释放出一种具有氧化性的气体单质为氧气，根据电子得失守恒和质量守恒来配平，可得4FeO42-+10H2O═4Fe（OH）3（胶体）+3O2↑+8OH-，在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，由于铁酸钾水解呈碱性，且易溶于水，则洗涤剂最好选用CH3COONa、异丙醇溶液，故选B，
故答案为：4FeO42-+10H2O═4Fe（OH）3（胶体）+3O2↑+8OH-；B．

点评 本题考查物质的制备方案的设计，题目难度中等，解答本题时注意把握题给信息，学习中注重知识迁移能力的培养．

练习册系列答案
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14．已知每个M2O7x-恰好能将3个S2-氧化为单质S，自身被还原为M3+，则M2O7x-离子中M的化合价是（　　）
A．+2价B．+3价C．+4价D．+6价
19．硫代硫酸钠俗称“海波”，又名“大苏打”，具有较强的还原性和配位能力，是冲洗照相底片的定影剂，棉织物漂白后的脱氯剂，定量分析中的还原剂．硫代硫酸钠（Na2S2O3）可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得，装置如图（a）所示．

已知：Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在，有关物质的溶解度曲线如图（b）所示，
（1）Na2S2O3•5H2O的制备：
步骤1：如图连接好装置后，检查A、C装置气密性的操作是关闭分液漏斗活塞，往D广口瓶中加水至浸没长导管；打开K1、关闭K2，用酒精灯微热圆底烧瓶，若D长导管口有气泡产生，停止加热后长导管内形成一段水柱，说明气密性良好
步骤2：加入药品，打开K1、关闭K2，加热，装置B、D中的药品可选用下列物质中的ACD．（填编号）
A．NaOH溶液    B．浓H2SO4     C．酸性KMnO4溶液  D．饱和NaHCO3溶液
步骤3：C中混合液被气流搅动，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少．当C中溶液的pH接近或不小于7时，打开K2、关闭K1并停止加热；C中溶液要控制pH的理由是Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在．
步骤4：过滤C中的混合液，将滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，得到产品．
（2）Na2S2O3性质的检验：向足量的新制氯水中滴加Na2S2O3溶液，氯水颜色变浅，写出该反应的化学方程式Na2S2O3+4Cl2+5H2O=Na2SO4+H2SO4+8HCl，再向溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀产生，据此认为Na2S2O3具有还原性．该方案是否正确并说明理由不正确，因为氯水中含有氯离子．
（3）常用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2+浓度，步骤如下：取废水25.00mL，控制适当的酸度加入足量K2Cr2O7溶液，得BaCrO4沉淀；过滤、洗涤后，用适量稀盐酸溶解．此时CrO42-全部转化为Cr2O72-；再加过量KI溶液，充分反应后，加入淀粉溶液作指示剂，用0.010mol•L-1的Na2S2O3溶液进行滴定，反应完全时，消耗Na2S2O3溶液18.00mL．部分反应的离子方程式为：①Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O； ②I2+2S2O32-=2I-+S4O62-则该废水中Ba2+的物质的量浓度为2.4×10-3mol•L-1．
16．1，2-二溴丙烷可用于有机合成，也可作溶剂，常温下为无色液体，密度1.926g•cm-3，沸点140℃，熔点-55.2℃，不溶于水，可溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿．在实验室中可用如图所示装置制备1，2-二溴丙烷．其中分液漏斗和烧瓶a中装有异丙醇和浓硫酸的混合液，试管d中装有液溴（表面覆盖少量水）．
（1）写出本题中制备1，2-二溴丙烷的两个化学反应方程式：、．
（2）如何检验a、b装置的气密性？在b装置中加水，封住玻璃管下口，关闭分液漏斗旋塞和b、c之间的止水夹，微热圆底烧瓶，若水沿着b中的琉璃管上升，冷却至室温，水又回落至原来位置，则说明a、b装置的气密性良好．
（3）a装置中加入碎瓷片的作用是防暴沸，B装置玻璃管的作用安全装置，防堵塞．
（4）装置e中NaOH溶液的作用是吸收尾气，防止污染空气
（5）某同学在做此实验时使用一定量的液溴当溴全部褪色时，所消耗异丙醇和浓硫酸混合液的量比正常情况下多很多．若装置的气密性良好，试分析其可能的原因：产生丙烯速度过快，来不及和溴反应就排出了或副反应多，丙烯产量低或异丙醇挥发过多等．
3．溴苯是一种常用的化工原料，通常以苯和溴为原料制取，查资料知：
苯溴溴苯
密度/g•cm-30.883.101.50
沸点/℃8059156
在水中的溶解度微溶微溶微溶
实验室制备溴苯的实验步骤如下：
步骤1：在a中加入15mL苯和少量铁屑，再将b中4.0mL液溴慢慢加入到a中．
步骤2：充分反应后，向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑．
步骤3：滤液依次用10mL水、8mL 10%的NaOH溶液、10mL 水洗涤，分液得粗溴苯．
步骤4：向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤即得粗产品．

（1）步骤1仪器a中发生的主要化学反应方程式为：C6H6+Br2$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C6H5Br+HBr．
（2）仪器c的作用是冷凝回流，回流的主要物质有：C6H6、Br2．
（3）步骤3中NaOH所发生的主要反应是：Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O．
（4）若将图1虚线框部分改为图2装置，则 D、E可以检验出来的物质是HBr，其中试管C中苯的作用是吸收溴蒸气，能否据此判断发生了取代反应？是（填“是”或“否”）．
13．苯甲酸的分子式为C6H5COOH，分子结构为，是苯环上的一个氢被羧基（-COOH）取代形成的化合物．其化学性质与乙酸类似，具有弱酸性，并可以和乙醇发生酯化反应生成苯甲酸乙酯．
已知苯甲酸乙酯的沸点为213℃，且水、乙醇和环己烷能够以7.0%、17.0%、76.0%的比例在62.1℃时成为蒸汽逸出．请根据以上信息和装置图回答下述实验室制备苯甲酸乙酯的有关问题：
（1）①在三孔圆底烧瓶中加入苯甲酸、浓硫酸、过量的乙醇、沸石；②再向烧瓶中加入环己烷，装上分水器的回流冷凝管．写出制备苯甲酸乙酯的方程式：+CH3CH2OH$?_{△}^{浓硫酸}$+H2O；实验中使用分水器的目的是分离出生成的水，有利于平衡向生成乙酸正丁酯的方向移动；．
（2）缓慢加热回流，至分水器下层液体不再增多，停止加热，放出分水器中液体，分水器中液体的三种主要成分是：温度计水器水、乙醇、环己烷．
（3）将圆底烧瓶中的残液倒入盛有冷水的烧瓶中，用饱和碳酸钠溶液中和至弱碱性；分液，分出有机层粗产品；水层用乙醚（乙醚为常用有机溶剂，水溶性较差，沸点为34.5℃）萃取（填实验操作名称），乙醚层与粗产品合并；用纯水洗有机层两次，将乙醚层与水尽量分净，乙醚层从上口倒入一个干燥的锥形瓶．
（4）加入适量豆粒大小的无水氯化钙干燥剂，摇动锥形瓶，至乙醚层澄清透明；乙醚层过滤入一个干燥的圆底烧瓶；进行蒸馏（填实验操作名称），先蒸出乙醚，后蒸出苯甲酸乙酯．
20．能正确表示下列反应的离子方程式为（　　）
A．向明矾（KAl（SO4）2•12H2O）溶液中滴加Ba（OH）2溶液，恰好使SO42-沉淀完全：2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-═2Al（OH）3↓+3BaSO4↓
B．Fe3O4溶于足量稀HNO3：Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O
C．玻璃试剂瓶被烧碱溶液腐蚀：SiO2+2Na++2OH-=Na2SiO3↓+H2O
D．VO2+与酸性高锰酸钾溶液反应：5VO2++MnO4-+H2O═5VO2++Mn2++2H+
17．下列有关化学键的叙述，正确的是（　　）
A．硫酸氢钠溶于水既有离子键被破坏又有共价键被破坏
B．单质分子中均含共价键
C．HF与HBr相比，分子内共价键更强，所以HF沸点更高
D．由不同元素组成的多原子分子里，只存在极性键
18．在某无色透明的酸性溶液中，能共存的离子组是（　　）
A．Na+  K+  SO42-   HCO3-B．Cu2+  K+  SO42-  NO3-
C．Na+   K+Cl-   NO3-D．Fe3+  K+  SO42-  Cl-

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