题目内容
【题目】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:①2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O(条件:温度较低)
②6KOH+3Cl2=5KCl+KClO3+3H2O(条件:温度较高)
③K2FeO4在水溶液中易水解:4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑
回答下列问题:实验室可利用如图装置完成流程①和②
(1)写出工业上制取Cl2的化学方程式__;两水槽中的水为___(填“热水”或“冷水”)。
(2)反应一段时间后,停止通氯气,再往仪器a中加入浓KOH溶液的目的是___;
A.为下一步反应提供碱性的环境
B.使KClO3转化为 KClO
C.与溶液I中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO
D.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率
(3)从溶液Ⅱ中分离出 K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,则反应③中发生的离子方程式为:___。
(4)用重结晶法提纯粗产品:将粗产品先用KOH稀溶液溶解,再加入饱和的KOH溶液,冷却结晶,过滤,用少量异丙醇洗涤,最后低温真空干燥。
①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是___。
②如何判断 K2FeO4 晶体已经洗涤干净__。
(5)从环境保护的角度看,制备K2FeO4较好的方法为电解法,其装置如图,电解过程中阳极的电极反应式为___。
(6)FeO42-在水溶液中的存在形态如图所示。下列说法正确的是___。
A.不论溶液的酸碱性如何变化,铁元素都有4 种存在形态
B.向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2,HFeO4-的分布分数逐渐增大
C.向pH=6 的这种溶液中加KOH溶液,发生反应的离子方程式为HFeO4-+OH-=FeO42- +H2O
【答案】2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 冷水 AC 2Fe3+ +3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 防止FeO42-水解,利于烘干 取少量最后一次的洗涤液,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀则已被洗净 Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O C
【解析】
(1)工业上制取Cl2是电解饱和食盐水,反应的化学方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。答案为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;
因为要获得NaClO,所以应控制反应液的温度,两水槽中的水为冷水。答案为:冷水;
(2)反应一段时间后,停止通氯气,再往仪器a中加入浓KOH溶液的目的是:
一方面要考虑过量Cl2的处理,另一方面要考虑后续反应中需要创设碱性环境。
答案为:AC;
(3)从溶液Ⅱ中分离出 K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,则反应③中发生的离子方程式为:2Fe3+ +3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。
答案为:2Fe3+ +3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
(4)用重结晶法提纯粗产品:将粗产品先用KOH稀溶液溶解,再加入饱和的KOH溶液,冷却结晶,过滤,用少量异丙醇洗涤,最后低温真空干燥。
①因为K2FeO4在水溶液中易水解,所以洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是防止FeO42-水解,利于烘干。
答案为:防止FeO42-水解,利于烘干;
②判断K2FeO4 晶体已经洗涤干净,就是要检验晶体表面是否吸附溶液中的Cl-,所以应使用硝酸酸化的硝酸银溶液。
答案为:取少量最后一次的洗涤液,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀则已被洗净;
(5)制备K2FeO4较好的方法为电解法,阳极为铁,在碱性溶液中生成FeO4-,电极反应式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O。答案为:Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O;
(6)A.从图中可以看出,铁元素在不同pH范围内,存在形态不同,A错误;
B.向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2,HFeO4-的分布分数先逐渐增大后逐渐减小,B错误;
C.向pH=6 的这种溶液中加KOH溶液,发生反应的离子方程式为HFeO4-+OH-=FeO42- +H2O,C正确。
故选C。